基于改进YOLOv5的路面缺陷检测算法研究

针对传统的路面缺陷检测算法,路面缺陷特征提取单一,且依赖于人工提取,导致检测效率低下的问题,提出了一种基于改进YOLOv5的路面缺陷检测算法。针对原算法对路面缺陷的位置信息提取不充分,引入CBAM注意力机制并对空间注意力中的7*7卷积层替换为3个串行5*5卷积后使用1*1卷积融合3个不同感受野下的特征信息,增强提取缺陷位置信息的能力。在训练阶段,增加正样本的数量,缓解模型训练时的正负样本不均衡。为证明该算法的有效性,在公共数据集GRDDC2020上进行验证,实验表明,改进后的YOLOv5算法F1-score相比于原YOLOv5算法提高2.1%,达到57.7%。     

面向航拍小目标的改进YOLOv5n检测算法

针对无人机视角下目标尺度差异大、检测场景复杂、目标小且密集而导致的检测精度不高的问题,提出了一种基于改进YOLOv5n的实时目标检测算法。首先,通过引入轻量通道注意力(ECA)模块提高卷积神经网络对特征图内有效信息的提取能力;其次,在特征金字塔网络输出端后,加入自适应空间特征融合(ASFF)模块,提高不同尺度特征图的识别精度;再次,使用EIoU损失函数计算预测框和目标框的差异值,加快收敛速度并提高检测精度;最后,改进YOLOv5n的检测头,优化模型对小目标的检测性能。在VisDrone数据集上训练测试,相比于基础的YOLOv5n模型,在640×640分辨率下,改进后模型的类平均精度(mAP₅₀)提高了6.1个百分点;在1504×1504分辨率下类平均精度(mAP₅₀)提高了7.1个百分点;同时,改进后的模型检测速度在硬件上可达22帧/s以上。该算法模型在精度提高的同时保证了足够高的检测速度,更适用于无人机的小目标实时检测。     

基于注意力机制特征融合与增强的自然场景文本检测

为了解决自然场景文本检测中由于文本实例分布随机、形态与尺度多样造成的检测难题,设计了一种基于注意力机制特征融合与增强的自然场景文本检测算法。利用注意力机制对有效特征提取的优势,在模型的解码融合阶段设计并引入了一种基于注意力的特征融合模块(Attention-based Feature Fusion Module, AFFM),利用空间和通道注意力分别为高层特征和低层特征引入更丰富的细节和全局信息,进一步提高了检测的准确率;设计了联合注意力特征增强模块(Joint Attention Feature Enhancement Module, JAM),利用卷积对级联后的特征在不同通道之间、空间位置间的联系建模,并生成联合特征权重mask对级联特征做加权,从而提高信息的表征能力,有效减少误检与漏检。在Total-Text和ICDAR2015两个数据集上对模型做评估,测试结果表明,该方法的F1综合指标分别达到了85.1%和87.6%,均优于当前主流算法。     

基于改进YOLOv5s的铁轨表面裂纹检测算法

铁轨轨枕表面出现的裂纹可能对轨道交通造成安全隐患。针对铁轨裂纹检测的方法存在通用性差、精度低、召回率低的问题，提出一种基于改进YOLOv5s的铁轨裂纹检测算法YOLOv5s-CBE。首先将CA注意力模块分别加入主干C3模块以及C3与SPPF之间，从通道和空间两个维度捕获通道关系和位置信息，提高YOLOv5s主干网络特征提取能力。其次，在YOLOv5s的Neck部分，使用BiFPN融合不同尺度信息，获取拥有丰富语义信息的输出特征图；同时，加权双向特征融合金字塔结构通过引入权重调整不同尺度输入特征图对输出的贡献，优化特征融合效果，减少了卷积过程中特征信息的丢失，提高了检测精度。最后，将原YOLOv5s中损失函数CIoU改为EIoU。EIoU不仅考虑了中心点距离和纵横比，而且还考虑了预测框与真实框宽度和高度的真实差异，提高了锚框的预测精度。相较于原始网络YOLOv5s,YOLOv5s-CBE铁轨裂纹检测网络在自制铁轨裂纹数据集上，模型大小相较于基础网络YOLOv5s降低了1.0 MB，精度mAP提高了3.7%，召回率由73.5%提升到76.2%，不同尺寸裂纹的漏检现象减少，具有一定的优越性和...     

基于改进YOLOv5的指纹二级特征检测方法

马德里指纹错案的出现使得现行指纹鉴定体系不断受到挑战和质疑。以指纹二级特征的统计规律为基础的量化鉴定技术成为了新的研究难点与热点，而指纹二级特征的自动检测与分类是实现指纹二级特征自动统计的基础。因此，提出一种基于YOLOv5的指纹二级特征检测方法。首先，建立指纹二级特征数据集，共包含4000张带标注的指纹图像；其次，根据指纹二级特征点尺寸小且分布密集的特点，对YOLOv5网络结构进行改进，删除原有的32倍下采样大目标特征检测层，添加新的微小特征融合层；再使用Feature Pyramid Networks(FPN)、Pyramid Attention Network(PAN)和Spatial Pyramid Pooling(SPP)结构通过融合多种尺度的方式实现局部特征和全局特征提取；最后，添加Squeeze-and-Excitation(SE)通道注意力机制模块，有效增强模型的鲁棒性和密集小目标的检测能力。实验结果表明，相比于原模型，改进后YOLOv5s＿FI模型，在检测速度基本不变的情况下，平均精度均值（mAP0.5）从93.0%提高到97.4%，且权重缩减了3/4。     

Rep-YOLOv8车辆行人检测分割算法

车辆行人检测分割在自动驾驶、智能交通管理等场景广泛应用,但如何提高车辆行人识别精度以及处理分割不均匀等问题一直是项挑战。针对上述问题,文中提出一种YOLOv8的改进算法,该算法采用RepECA作为骨干网络,此骨干网络使用RepVGG模块代替原骨干网络的卷积层,并融合ECA注意力机制对图像进行特征提取,其中RepVGG模块在检测时转变多分支结构为单路径结构,不损失训练精度的同时提升执行效率,ECA注意力机制针对通道维度的注意力加权机制,通过学习通道之间的相关性,自适应地调整通道的权重,增加少量模型参数却带来大的性能提升;在C2f模块中,改进算法加入了eSE自注意力模块,避免因为通道数减少造成的通道信息损失,进一步提高模型精度。实验结果表明,使用Cityscapes数据集训练,Rep-YOLOv8算法在检测与分割任务的mAP@0.5指标分别达到85.4%和75.5%,与原YOLOv8相比分别提升了13.4%和16%,推理速度从65 f/s提升至83 f/s。     

基于多尺度及双注意力机制的小尺寸人群计数

本文针对背景干扰、特征信息不足以及尺度剧烈变化等问题,提出了一种基于多尺度及双注意力机制(Multi-Scale and Dual Attention,MSDA)的小尺寸人群计数网络.MSDA网络主要由空间一通道双注意力(Spatial Channel-dual Attention,SCA)模块和多尺度特征融合(Multi-scale Feature Fusion,MFF)模块构成.MFF模块将特征送入三列拥有不同卷积核的膨胀卷积来扩大小目标的空间尺度,再通过特征级联及卷积操作进行多尺度特征融合;SCA模块把特征送入通道注意力网络,使用空间注意力中的池化操作及逐像素相乘操作加强细节信息;最后将处理好的特征送入密度图生成模块,通过1 x 1卷积获得密度图.在Mall数据集和Shanghaitech数据集上进行了测试,取得了较好的准确率与鲁棒性.     

基于改进的电力关键部件识别算法研究

针对无人机在电力巡检过程中存在的待识别部件背景复杂、轮廓特征不清晰、各类部件尺寸相差较大等问题,提出一种改进的YOLOv4算法对电力关键部件进行识别。首先搭建深度可分离卷积残差块(M-Resblock-body),用其代替原特征提取网络中的部分普通卷积残差块,在不降低特征提取能力的情况下减少参数量,加快模型的推理速度。然后引入自适应调节感受野网络(SKNet),对输入的感受野进行自适应调节,捕获不同尺度的目标,通过合理分配特征通道的权重来对特征进行有效的表达,提高模型检测精度。最后为了增强模型的泛化能力,对训练集进行一系列数据增强。实验结果表明,改进后的YOLOv4算法在测试集上精度比原始网络提高8.85%,速度提升2.24 frame/s,能够有效实现电力巡检中关键部件的识别及缺陷检测。     

引入特征交互的红外与可见光图像自适应融合北大核心CSCD

在图像融合领域,现有的基于卷积神经网络(CNN)或Transformer架构的方法存在两个局限性:首先,浅层纹理特征与深层语义特征之间无法有效聚合;其次,红外与可见光特征的权重比例无法自适应变化。本文提出一种引入特征交互的红外与可见光图像自适应融合方法。首先,构建一种基于Transformer的特征交互模块,聚合跨尺度特征信息,增强特征表达能力。其次,设计一种融合模块,自适应地调整特征权重比例。所提出的融合方法通过两阶段训练策略完成。第一个阶段,应用创新的特征交互概念训练编码器,增强特征表达,重建特征图像。第二个阶段,基于设计的权重自适应调整模块训练红外与可见光特征融合任务。公开数据集的实验结果表明,与现有方法相比,本方法在主观和客观的评价方面均优于其他典型方法。     

基于深度学习的单步目标检测器特征增强算法

针对基于深度学习的目标检测网络模型多采用级联的卷积网络结构进行特征提取,没有很好地利用多尺度特征融合的信息,以及卷积往往采用方形卷积核而没有提取出具备方向性的特征等问题,提出了一种特征提取模块,采用不同大小形状的卷积核结合异性卷积核并行提取特征,并进行融合。该类结构相比于级联网络更能提取并融合目标的多尺度特征,同时提取具有方向性的特征。提出的特征增强型单步目标检测器(Feature Enhanced Single Shot Detector,FESSD)网络基于单步目标检测器(Single Shot Detector,SSD),修改了网络结构、加入特征提取模块并采用多层特征融合,在VOC0712数据集上大大提高了检测准确率。     

基于特征共现的无监督哈希检索算法

现有无监督哈希检索算法的关注点在于哈希映射过程中的信息损失以及生成哈希的质量问题,忽略了图像特征本身对检索精度的影响。为进一步提高检索的精度,提出一种改进的基于特征共现的无监督哈希检索算法（Unsupervised Hash retrieval algorithm based on Feature Co-occurrence, UHFC）。该算法共分为两个阶段：深度特征提取和无监督哈希生成。为提高图像特征的质量,UHFC在卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)结构的最后一层卷积后引入了共现层,用来提取特征之间的依赖关系。并用共现激活值的均值来表示共现程度,解决原共现操作存在相同两个通道的共现值不一致的问题;接着,在特征融合部分UHFC设计一种适用于共现特征融合的,结合空间注意力机制的注意特征融合方法（Attention Feature Fusion method based on Spatial attention, AFF-S）。通过注意力机制自主学习共现特征与深度特征融合的权重,降低特征融合过程中背景因素的干扰,提高最终图像特征的表达能力...     

融合场景上下文的轻量级目标检测网络

提出了一种融合场景上下文的轻量级目标检测网络,有效地解决了现有检测算法在无人机领域应用效果较差的问题.在该网络的设计中,首先用MobileNetV3替换YOLOv3的主干网络,并通过1×1卷积层提取场景信息.同时,构建场景上下文模块以筛选物体的细粒度特征.再采用完全交并比(CIOU)损失对损失函数中的边界框位置误差项进行优化.最后,在新建无人机航拍数据集上对所提算法进行训练与测试.实验结果表明,相较于YOLOv3算法,所提算法的平均检测精度提高了8.4个百分点,检测速度提高了5.8 frame/s.     

融合轻量级网络的农业病害检测

农业病害会导致作物脱叶早,光合作用减弱,从而影响作物质量,减少农民收入。针对病害初发期间目标小、背景复杂和室外光线变化大导致的目标误检问题,本文提出一种融合轻量级网络的YOLOv4检测算法。首先对主干网络进行剪枝并增加多尺度的分组卷积提高模型对复杂背景的抗干扰性,其次设计轻量级SCE(space channel expand)注意力机制降低深层网络中细节信息丢失的影响。最后设计跳跃连接特征金字塔(jump connection feature pyramid network, JC-FPN)替换PAnet(path aggregation network)特征融合模块从而进一步实现模型轻量化。实验结果表明,改进算法在本文数据集上的mAP₅₀达到了84.17%,检测速度为50 FPS,相比于YOLOv4检测算法分别提高了0.71%和10 FPS,满足移动端对农业病害的检测精度和速度的要求。     

基于红外探测的无人机群结构特性感知方法

针对现有目标检测算法未考虑无人机群成员之间相互关系,容易出现漏检、误检群成员和未能感知无人机群队形结构特性的问题,提出了一种基于红外探测的无人机群结构特性感知方法。首先,为减少图像中无人机外观特征损失,设计了空间深度-通道注意力模块,该模块结合空间深度转换模块保留判别特征信息的优点和通道注意力关注通道间相关性的特点,提高了检测网络的特征提取能力;其次,为充分利用图像中无人机群成员的位置、边界框大小等结构信息,提出了群成员关系模块,将无人机的结构信息融入到无人机群成员之间的关联信息,提高了检测网络对无人机群成员的检测定位能力。最后,在自建的Drone-swarms Dataset数据集上开展实验验证。实验结果表明：文中提出的无人机群结构特性感知算法的mAP达到了95.9%,较原始YOLOv5算法的mAP提高了约7%,有效提高了无人机群成员的检测精度;同时,检测速度达到59帧/s,实现了无人机群目标的实时检测,进而实现了无人机群队形结构特性的感知。     

面向小样本SAR图像识别的自注意力多尺度特征融合网络

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像标签难以大量获取,存在着大量小样本SAR数据集。SAR图像充满着散斑噪声,直接将卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）应用在小样本SAR数据集上难以提取有效特征。针对以上问题,本文提出了一种面向小样本SAR图像识别的自注意力多尺度特征融合网络。首先,将自注意力机制与幽灵模块相结合构建自注意力幽灵模块,并利用该模块替代经典的卷积操作提取SAR图像特征。其次,在网络中添加通道混洗单元以构建多尺度信息融合支路。最后,引入知识蒸馏对设计的网络进行压缩,进一步控制网络参数量。实验结果表明,本文方法在不同工作条件下采集的MSTAR数据集上具有出色的识别性能,在构建的小样本SAR数据集上也表现出良好的鲁棒性。      

基于坐标注意力机制融合的反无人机系统图像识别方法

反无人机系统是识别和打击“黑飞”无人机的有效手段,图像识别无人机是反无人机系统的关键之一。针对采集的无人机样本属于小样本、提取特征不够多,识别准确率不够高的问题,提出了一种基于迁移学习、密集卷积网络和坐标注意力机制融合的反无人机系统图像识别方法。首先,运用自制设备采集了多种无人机在不同背景下的图片,建立数据样本;其次,设计针对无人机小样本识别的基于迁移学习、坐标注意力机制和密集卷积网络融合的网络TL-CA4-DenseNet-121、基于通道注意力机制融合的网络TL-SE4-DenseNet-121等网络,运用设计的网络对小样本进行识别,并进行对比,然后分别进行了基于不同位置和不同个数的坐标注意力模块和通道注意力模块的网络识别实验;最后,将识别效果最优的网络与经典卷积神经网络模型进行对比实验。实验结果表明,提出的TL-CA4-DenseNet-121网络识别效果优于其他网络,识别的平均准确率为97.93%,F1-Score为0.9826,网络训练时间为6832 s。结果表明了该网络在识别小样本无人机方面的优越性和可行性。     

基于改进YOLOv7的无人机图像目标检测算法

针对无人机图像中由于目标微小且相互遮挡、特征信息少导致检测精度低的问题,提出一种基于改进YOLOv7的无人机图像目标检测算法。在颈部和检测头中加入了坐标卷积,能更好地感受特征图中目标的位置信息;增加P2检测层,减少小目标特征丢失、提高小目标检测能力;提出多信息流融合注意力机制——Spatial and Channel Attention Mechanism(SCA),动态调整注意力对空间信息流和语义信息流的关注,获得更丰富的特征信息以提高捕获目标的能力;更换损失函数为SIoU,加快模型收敛速度。在公开数据集VisDrone2019上进行对比实验,改进后算法的mAP50值相比YOLOv7提高了4%,达到了52.4%,FPS为37,消融实验验证了每个模块均提升了检测精度。实验表明,改进后的算法能较好地检测无人机图像中的目标。     

改进通道注意力机制下的人体行为识别网络

针对现有通道注意力机制对各通道信息直接全局平均池化而忽略其局部空间信息的问题,该文结合人体行为识别研究提出了两种改进通道注意力模块,即矩阵操作的时空(ST)交互模块和深度可分离卷积(DS)模块。ST模块通过卷积和维度转换操作提取各通道时空加权信息数列,经卷积得到各通道的注意权重;DS模块首先利用深度可分离卷积获取各通道局部空间信息,然后压缩通道尺寸使其具有全局的感受野,接着通过卷积操作得到各通道注意权重,进而完成通道注意力机制下的特征重标定。将改进后的注意力模块插入基础网络并在常见的人体行为识别数据集UCF101和HDBM51上进行实验分析,实现了准确率的提升。     

面向自然场景文本检测的FPPMAC模型

为进一步解决自然场景下文本方向多变、形状不规则以及分布密集等分割问题,提出了一个由特征金字塔网络(Feature Pyramid Network,FPN)和并行多空洞卷积(Parallel Multiscale Atrous Convolution,PMAC)模块构成的FPPMAC模型.其中,PMAC模块由4个空洞卷积...     

改进SSD的飞机遥感图像目标检测

针对当前飞机遥感图像目标检测算法的精度和实时性不能兼顾的问题,提出了基于SSD(Single Shot MultiBox Detector)的飞机遥感图像目标检测算法。首先使用经过改进后的深度残差网络替换SSD的骨架网络,对于特征图之间缺少特征信息关联和特征通道间缺少差异性权重值的问题,设计了一种含有特征感受野增强模块与注意力机制模块的新型特征金字塔网络。该网络用以融合不同层级的特征信息和训练特征通道间的权重系数,使得深层网络和浅层网络都得到结构层次丰富的融合特征,为后续网络的分类与定位提供了良好的前提。另外,在改进后的SSD算法中还使用了聚焦分类损失函数来解决正负样本不平衡的问题。在飞机遥感数据集上进行相关实验,精度均值达到92.45%,每秒帧率为35.6。结果表明,改进后的SSD算法能够同时兼顾高检测精度和实时性。