基于YOLOv3-spp的汽车轮毂表面缺陷检测算法研究与分析

针对传统人工检测方法效率低且准确率不高等问题，提出一种基于YOLOv3-spp网络的自动缺陷检测方法。首先通过图像切片提取缺陷区域，然后将提取的缺陷图片经过数据增强后组成数据集并以此训练YOLOv3-spp网络，接着对比分析了不同深度学习网络及数据集筛选方法对轮毂表面缺陷的检测效果。实验结果表明：在工业现场采集的数据集上，训练好的YOLOv3-spp神经网络可以准确地定位，并识别出点状、线性、油泥油漆、针孔4类缺陷，其平均准确率分别为84.5%、93.4%、95.4%和89.5%,检测速度达到35 ms/幅，满足检测的实时性要求，且检测准确率优于Faster R-CNN和SSD两种常用神经网络。     

基于改进YOLOv5的新材料地板表面缺陷检测研究

目的 提升质检过程中新材料地板的表面缺陷检测精度。方法 通过翻转、水平迁移和垂直迁移对采集到的缺陷图像进行扩充,构建新材料地板缺陷数据集。基于YOLOv5算法,增加一个预测头,使算法对微小缺陷更加敏感;其次在网络的特征融合层应用Swin Transformer模块,形成注意力机制预测头,提高网络特征提取效率;然后在网络主干末端加入SE模块,使网络提取有用的信息特征,提高模型精度。结果 实验结果表明,提出的新材料地板表面缺陷检测方法能够准确判别地板好坏,并能够识别出白色杂质、黑斑、边损、气泡胶等4类表面缺陷,各缺陷类型的平均精确均值为82.30%,比YOLOv5 Baseline提高了6.58%,相比其他典型目标检测算法也能够更准确和快速地识别地板表面缺陷。结论 通过改进的YOLOv5算法可以更准确地对地板表面缺陷进行分类与定位,从而大大提高工业质检效率。     

基于改进YOLOv5模型的PCB缺陷图像检测

本文针对印制电路板(Printed Circuit Board, PCB)的缺陷检测问题,研究一种基于改进YOLOv5的PCB缺陷检测模型,构建常见PCB缺陷图像和背景图像的训练数据集,以及缺陷图像和无缺陷图像的测试数据集。为提高YOLOv5模型全局特征捕获能力,在CSP模块的ResNet中,融入Transformer的多头注意力机制,构建改进后的YOLOv5网络结构。结果表明：改进后的模型更适合PCB缺陷的检测,对非缺陷图像的检测精度提高了11.40%。     

改进YOLOv3算法用于铝型材表面缺陷检测

针对目前铝型材表面缺陷检测存在的准确率、检测效率较低等问题,提出了一种基于改进的YOLOv3铝型材表面缺陷检测方法。首先通过k-均值聚类算法对采集到的数据集进行聚类分析,选取尺寸最优的目标候选框;考虑到铝型材表面缺陷较大,对YOLOv3的网络层级结构进行调整,并将目标检测层之前的6个CBL单元改成4个,再补充2个残差单元,以提高特征的复用。将提出方法用于铝型材表面缺陷检测,并与经典的卷积网络Faster-RCNN和SSD方法进行比较,实验结果表明,采用提出的算法准确率达到97%,检测速度达到47帧/s,明显优于经典的卷积网络Faster-RCNN和SSD,适于在有高精度快速性要求的铝型材表面缺陷检测中推广应用。     

基于改进YOLOv4的焊接件表面缺陷检测算法

目的 针对真实复杂的工业场景下焊接件表面缺陷检测精度低、速度慢和图像噪声大等问题,提出一种基于卷积神经网络的改进YOLOv4焊接件表面缺陷检测算法。方法 该模型基于YOLOv4算法,首先,考虑到存储和计算资源的限制,使用了轻量级网络GhostNet替换YOLOv4的主干特征提取网络(Backbone)CSPDarknet53;其次,在GhostNet网络结构中嵌入改进的通道注意力机制,能够提高模型的学习能力且减少参数量;最后,引入K–means++聚类算法对焊接件表面缺陷数据集中待检测的标注框宽高进行聚类,使网络模型更容易检测到样本中的缺陷。结果 实验结果表明,改进后的YOLOv4算法平均精度(mean Average Precision,mAP)为91.07%,检测速度达到48.11帧/s,模型尺寸为43.2 MB,比原始YOLOv4算法平均精度提升了4.61%,检测速度提高了26.59帧/s,模型尺寸缩减了82.37%。结论 所提模型提高了焊接件表面缺陷检测的精度和速度,在工业表面缺陷检测中具有现实意义。     

基于改进YOLOv4算法的轮毂表面缺陷检测

汽车轮毂加工过程中产生的表面缺陷严重影响整车的美观性及服役性能,针对人工检测效率低、漏检率高的问题,提出一种基于改进YOLOv4算法的轮毂表面缺陷检测方法。构建了轮毂缺陷数据集,其包含6种表面缺陷,由2346张4928×3264pixel的图像组成;采用K-means方法进行先验框聚类,并针对YOLOv4算法在纤维、粘铝等小尺度缺陷上检测精度不足问题,在原网络Neck部分引入细化U型网络模块(TUM)和注意力机制,用于增强有效特征并抑制无效特征,强化多尺度特征提取与融合,改善特征处理过程中可能存在的小目标信息丢失问题;基于该数据集,训练并测试不同算法的缺陷检测性能并验证改进模块的有效性。结果表明,该方法大幅提升了粘铝等小尺寸缺陷的检测能力,缺陷检测平均精度达到85.8%,与多种算法相比较检测精度最高。     

基于YOLOv4算法的药用空心胶囊表面缺陷检测方法

目的 为提升质检过程中药用空心胶囊的表面缺陷检测精度及其自动化水平。方法 通过设计高质量图像采集方案来避免胶囊表面出现光斑,以此构建药用空心胶囊缺陷数据集。基于YOLOv4算法,建立深度学习检测模型,利用多尺度特征提取以及训练策略,增强对小目标缺陷检测的鲁棒性。采用K-means++聚类算法更新锚框初始值,以提高模型对胶囊表面缺陷的预测性能。结果 实验结果表明,提出的胶囊缺陷检测方法能够准确判别胶囊好坏,并能检测出其表面的凹陷、孔洞、划痕、污点和接口缺损等5类缺陷,其中对于胶囊有无缺陷的平均精确均值达99.05%,各缺陷类型的平均精确率为91.81%,而每秒检测图像可达22张。与其他典型的目标检测方法相比,文中方法在检测速度和精度上都有一定优势。结论 文中所提出的基于YOLOv4的缺陷检测方法实现了对药用空心胶囊多类型缺陷的分类与定位,具有较好的检测效果和稳定性,在满足生产质量管控要求的同时,可大幅降低人工成本。     

基于改进YOLOv5的试剂卡印刷缺陷检测算法

目的 针对试剂卡生产企业采用人工分选印刷缺陷的试剂卡存在效率低、成本高、易漏检的问题，提出一种基于深度神经网络YOLOv5s的改进试剂卡印刷缺陷检测算法YOLOv5s-EF。方法 通过图像预处理算法获得高质量的缺陷图像数据集，在YOLOv5s的主干特征提取网络中添加高效通道注意力（Efficient Channel Attention, ECA）机制，增强特征图中重要特征的表示能力；引入焦点损失函数（Focal Loss）来缓解正负样本不均衡的影响；结合印刷区域的定位结果，二次精确定位并构建方位特征向量，提出一种特征向量相似度匹配方法。结果 实验结果表明，本文提出的试剂卡印刷缺陷检测算法在测试集上的检测平均准确度可以达到97.3%，速度为22.6帧/s。结论 相较于其他网络模型，本文提出的方法可以实现对多种印刷缺陷的识别与定位，模型具有较好的检测速度和鲁棒性，有利于提高企业生产的智能化水平。     

基于改进YOLOv5的药用胶囊表面缺陷检测方法

目的 在质检过程中精确快速地检测到药用空心胶囊的表面缺陷。方法 基于YOLOv5算法,针对模型网络参数量大和对长距离依赖关系的学习能力较弱的问题,提出在主干网络部分引入GhostNet模块和坐标注意力机制,使网络有效捕捉数据位置信息和通道信息的关系。结果 实验结果表明,改进的网络结构能够在参数量下降为原来的57%的前提下,对药用胶囊表面的破损、印刷错误、孔洞、划痕、凹陷等5类缺陷的平均检测精度达到96.9%,相较于YOLOv5s提高了2.4个百分点,检测速度提升了12帧/s。结论 文中方法能够有效对药用胶囊表面缺陷进行分类和定位,提高缺陷检测的准确率。     

卷烟包装外观缺陷数据集构建及深度学习检测技术研究

目的 为了提升烟包缺陷检测的准确率,构建卷烟包装外观缺陷识别基准数据集,并开展主流深度学习模型在卷烟包装外观缺陷智能检测中的应用研究。方法 首先,从生产运行中的ZB45型细支烟硬盒包装机组采集缺陷图像,经过人工审核与筛选后获取典型的缺陷数据。然后,根据缺陷的特征与成因,将缺陷数据划分为23个类别,并逐一进行目标检测框标注。最终,形成了包含13 000余张缺陷图像的卷烟包装外观缺陷识别基准数据集,并针对烟包缺陷识别、缺陷分类、目标检测、模型迁移4项任务开展实验。结果 结果表明,数据集能够满足高准确率深度学习模型的训练需求;通过模型迁移,能够利用该数据集大幅提高不同牌号卷烟的缺陷检测效果;DenseNet模型在烟包缺陷识别与缺陷分类任务上表现较好,准确率分别达到93.70%和95.43%,YOLOv5模型在缺陷目标检测任务上mAP@0.5值达到了96.61%。结论 该数据集能够作为烟包缺陷检测领域的基准数据集,研究成果将进一步支撑卷烟包装领域的数据应用与数字化转型。     

基于改进YOLOv5s的白酒瓶盖瑕疵检测

目的 瓶装白酒生产过程中,瓶盖表面瑕疵会影响产品外观质量。针对白酒瓶盖表面瑕疵检测效率低和目标检测效果差的问题,提出一种基于YOLOv5s的改进算法DTS-YOLO。方法 首先,在主干网络中引入可变形卷积,以提高模型对极端长宽比瑕疵的检测精度。其次,引入Transformer编码块,使网络聚焦于提取图像的全局信息。最后,在颈部网络构建C3SE-Lite模块,将C3模块嵌入SE注意力模块的同时引入Ghost卷积,减少参数量的同时,增强对瓶盖瑕疵的检测能力。结果 实验结果表明,本文所提方法相较于基础网络,参数量减少了10%,平均精度均值达95%,平均检测速度达30帧/s。结论 本文方法有效实现了白酒瓶盖表面瑕疵快速、准确地检测,可广泛应用于瓶装白酒生产过程中瓶盖表面检测。     

小样本药用玻璃瓶缺陷生成方法及应用

目的 为了克服药包玻璃瓶缺陷样本不足带来的缺陷检测模型精度不准的问题,提出改进StyleGAN2-ADA的缺陷样本生成方法,提升模型鲁棒性。方法 首先,基于StyleGAN2-ADA算法,在无缺陷图像集上训练网络模型并作为骨干。其次,在骨干网络上添加缺陷感知残差块,生成缺陷掩码,在少量的缺陷图像数据集上训练网络模型操纵掩码区域的特征,模拟缺陷图像生成过程,合成缺陷图像。最后,采用YOLOv7检测网络验证该样本生成方法的效果。结果 实验结果表明,该方法在大量正常图像和少量缺陷图像基础上生成逼真且多样性的缺陷图像,应用该缺陷样本合成方法丰富数据集后,西林瓶缺陷检测平均准确率（mAP）达到97.3%,较原始数据集合和StyleGAN2-ADA算法分别提高了33.1%和4.1%。结论 该图像生成方法可以在少量缺陷样本下生成高质量的缺陷图像,优化不均衡数据集,增强模型训练的稳定性,提高药用玻璃包装产品的质量和合格率。     

基于改进YOLOv5的金属工件表面缺陷检测

目的 针对金属工件表面小尺寸缺陷检测精度低的问题,提出以YOLOv5网络为基础,结合注意力机制与Ghost卷积的表面缺陷检测算法。方法 首先,在原网络中增加SE通道注意力模块,增加缺陷有关信息的权重,减少无用特征的干扰,从而提高目标的检测精度。然后,将网络中空间金字塔池化模块的池化方式由最大池化替换为软池化,使得在下采样激活映射中保留更多的特征信息,获得更好的检测精度。最后,采用Ghost卷积块替换主干网络中的常规卷积模块,提取丰富特征及冗余特征,以此提高模型效率。结果 改进后网络平均精度均值达到0.997 8,相比原网络提高了7.07个百分点。结论 该网络显著提高了金属工件表面缺陷检测的精度。