基于改进YOLOv4的航空发动机损伤检测方法

针对现有目标检测模型参数量大、检测速度慢,难以适应航空发动机孔探检测轻量化应用需求的问题,提出了基于YOLOv4目标检测算法的轻量化航空发动机损伤检测模型。设计了基于深度可分离卷积的轻量化特征融合结构,在YOLOv4的颈部结构(Neck)中,将普通卷积重构为逐通道卷积和逐点卷积的形式,有效减少了网络中的冗余参数;为进一步降低模型参数量,使用MobileNetv3作为特征提取网络。在减少参数量的同时,2种轻量化改进方法有效提高了模型的检测速度;在轻量化后的路径聚合网络(Path Aggregation Network, PANet)中加入卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module, CBAM),通过仅引入少量的参数来提高轻量化网络的损伤检测精度。实验结果表明,改进YOLOv4算法的平均精度均值(mean Average Precision, mAP)为89.82%,模型大小为73.29 MB,检测速度为37.3 FPS。与YOLOv4目标检测算法相比,改进YOLOv4算法以3.55%的mAP损失,使模型参数量降低了约2/3,检测速度提高了1....     

基于改进 YOLOv4 算法的 PCB 缺陷检测研究

针对现用PCB缺陷检测方法存在效率低、误检率高、通用性低、实时性差等问题,提出基于改进YOLOv4算法的PCB缺陷检测方法。使用改进二分K-means聚类结合交并比(IoU)损失函数确定锚框,解决预设锚框不适用PCB小目标缺陷检测的问题。引用MobileNetV3作为特征提取网络,提升对PCB小目标缺陷的检测性能,同时方便部署在现场轻量化移动端。引入Inceptionv3作为检测网络,利用多种卷积核进行运算满足PCB缺陷多类别的检测要求。以PCB_DATASET数据集为测试对象,将本文方法与Faster R-CNN、YOLOv4、MobileNetV3-YOLOv4等开展对比验证实验。结果表明,本文方法均值平均精度(mAP)为99.10%,模型大小为53.2 MB,检测速度为43.01 FPS,检测mAP分别提升4.88%、0.05%、2.01%,模型大小分别减少0、203.2、3.3 MB,检测速度分别提升29.93、6.37、0.79 FPS,满足PCB工业生产现场高检测精度和检测速度要求。     

基于改进YOLOv4算法的结构用锯材表面缺陷检测研究

针对木结构用锯材表面缺陷人工检测效率低下、精度低等问题。提出了一种改进的YOLOv4算法用于结构用锯材表面缺陷检测研究，在原YOLOv4算法基础上加入了自适应特征融合模块（AdaptivelySpatial FeatureFusion,ASFF），解决了不同特征尺度间的不一致性。为了验证算法的有效性，论文分别采用YOLOv3、YOLOv4及改进的YOLOv4算法对1052张结构用锯材表面缺陷样本图像进行对比测试。结果表明，与YOLOv3、YOLOv4算法相比，改进的YOLOv4算法平均测试精度均值分别提高了2.36%和19.9%，对单张含有不同大小目标的图片检测结果提高了13%。     

基于BCGS-YOLOv7 tiny的零件表面微小缺陷检测

为了解决零件表面众多形态复杂的微小缺陷检测效率低与检测精度不高的问题,选择以YOLOv7-tiny网络为基础架构进行改进,提出了BCGS-YOLOv7 tiny检测网络。特征提取阶段增加CBAM注意力机制,并用SPD-Conv下采样层代替跨步卷积和最大池化层,增强对小目标的特征提取能力;特征融合阶段将路径聚合特征金字塔（PAFPN）网络替换为BPANet网络结构,并引入gnCSP模块和SPD-Conv下采样层,改善小目标的特征融合能力。在重组的GC10-DET数据集上实验结果表明,BCGS-YOLOv7 tiny检测网络平均精度（mAP）达到91.6%,比原YOLOv7-tiny网络提高了6.0%。同时对零件表面各类微小缺陷的检测精度均有大幅提升。     

基于改进YOLOv5s的铝材表面缺陷检测方法

针对目前铝材表面缺陷检测算法在实际工程应用中检测精度低以及不够轻量化难以部署等问题,文章提出一种基于改进YOLOv5s的铝材表面缺陷检测方法。该算法以经典YOLOv5s模型为基础,将ShufflenNetV2-Block算法融合到主干网络backbone中,降低模型的计算复杂性;然后添加SE注意力机制,使注意力集中于缺陷相关区域,更好地区分类别之间的差异,提高分类性能和检测效率;最后优化损失函数,采用SIoU(S-intersection over union)替代CIoU,提升网络定位精度。结果表明：针孔类和斑点类缺陷检测精度比原版YOLOv5分别提升了8.3%和8.4%,mAP值提高了6.4%,提高了缺陷检测精度且降低了模型的大小和所占内存,更加便于移动端部署,有效改善了制造过程中漏检问题。     

融合MobileNetv3与Transformer的钢板缺陷实时检测算法

钢板表面的缺陷检测是分析和判断钢板质量的基础和关键。针对钢板表面龟裂等小缺陷检测效率低、精度差的问题，提出一种融合Transformer的钢板表面缺陷实时检测算法。首先，融合协调注意力(CA)模块以及最大动态转移(DY)激活函数构建CA-Bneck模块，提高缺陷特征的表示能力；其次，将MobileNetV3、CA-Bneck以及Transformer编码模块相融合，构建一种新的主干特征提取网络MobileNetV3-CATr,用于减轻模型的复杂度；最后，提出一种BiFPN-Lite模块，使得模型复杂度不增加的条件下融合更多缺陷特征；并通过YOLO Head输出缺陷的信息。在热轧钢公开数据集NEU-DET上实验结果表明，所提算法在性能和速度之间取得了平衡，mAP值相较于YOLOv4提升了5.96%,速度达到了20.1FPS,能够有效地完成钢板表面缺陷的实时和高精度检测。     

基于优化Faster R-CNN算法的金属板材表面缺陷检测

传统的图像处理方法对生产过程中各种金属板材表面缺陷检测效率低,难以满足工业生产的需求。为了提高金属板材表面缺陷检测的精度,文章提出了一种基于优化Faster R-CNN算法的金属板材表面缺陷检测方法,以残差网络ResNet50作为主干特征提取网络。首先,融合特征金字塔网络和可变形卷积网络以提高对小目标和不规则性缺陷的检测能力。然后,采用RoI Align和K-means++聚类算法对候选框进行优化,实现缺陷的精准定位。最后,将提出的模型运用在NEU-DET数据集中进行多次实验。实验结果表明,优化后的Faster R-CNN算法在此数据集上的mAP为78.7%,与原始网络相比提高了7.7%,并且其检测性能优于SSD、YOLOv5s和YOLOv7三类目标检测算法。     

基于轻量化YOLOv4的轮毂内部缺陷检测算法

为解决常规深度学习方法检测轮毂内部缺陷存在模型尺寸大、参数多和精度低等问题,提出一种轻量化YOLOv4的轮毂内部缺陷检测算法。该算法采用MobileNetV3替换YOLOv4的主干特征提取网络,并利用深度可分离卷积模块对YOLOv4的PANet(path aggregation network)模块中的传统卷积进行了替换。同时,在PANet特征加强网络中加入通道注意力机制(SE)模块,提高了轮毂内部缺陷目标的识别精度。测试结果表明,所提算法检测精度为90.23%,权值文件为45.2 MB,检测速率为68.38帧/s。相较于常规模型性能有所提升,更适用于轮毂内部缺陷的快速、准确检测。     

基于改进U-Net的工件表面缺陷分割方法

针对当前深度神经网络模型在检测小缺陷目标时性能较差的问题,提出了一种基于改进U-Net的工件表面缺陷分割方法。该方法设计了一种仅下采样3次的U型网络,在保持图像特征分辨率的同时获得足够的感受野,有效解决神经网络多次下采样造成的小目标信息丢失问题;引入Dice损失和Focal损失组成的混合损失函数,通过增强分割损失权重并抑制背景信息来提高分割效果,有效解决小缺陷目标的低概率密度问题。通过在表面缺陷数据集上的大量实验和分析,结果表明该算法能够很好地细分出缺陷区域,并在分割精度与速度之间获得平衡。     

一种改进YOLOv4-tiny的带钢表面缺陷实时检测方法

带钢表面缺陷检测是生产过程智能检测的重要任务。针对目前带钢表面缺陷检测算法效率低、实时性差的问题,本文提出了基于卷积神经网络的轻量级目标检测器。该方法以YOLOv4-tiny模型为框架,针对带钢表面缺陷检测任务的特殊性,结合了多尺度检测与空间注意力机制的优化策略,在保证检测效率的同时提高了轻量级目标检测器的精度。实验证明,所提出的改进的YOLOv4-tiny模型能够精确地检测带钢表面缺陷,平均均值精度mAP(mean Average precision)为73.29%,并且每秒帧数FPS (Frames per second)达到163,满足实际工业落地的实时性要求。     

血管介入手术导丝末端检测方法研究

介入手术导丝的末端检测是保证手术精准控制和安全性的关键，本文针对术中导丝末端检测的临床需求，提出一种基于改进YOLOv4Tiny网络的导丝末端检测方法。该方法基于YOLOv4Tiny网络架构，通过优化特征提取网络中的残差结构，增加注意力机制和混合膨胀卷积网络，实现算法对小目标特征提取能力和检测精度的提升、感受野的扩大，且在保证图像的分辨率的同时不增加计算量。为了验证本文改进算法的有效性，对算法在构建数据集和实际手术数据集中分别进行了测试。实验结果表明：本文改进算法在构建数据集中的平均精度可达97.6%,导丝末端的检测误差不足5%,在实际手术数据集中的平均精度为92.8%。本文改进算法为介入手术导丝的末端检测提供了有效方法，在生物医学机器人等领域具有广阔的应用前景。     

基于改进 YOLOv4 的工业棒料识别算法

针对工业棒料存在遮挡干扰时难以快速有效识别的问题,提出了一种基于改进 YOLOv4 的棒料识别算法。首先对 YOLOv4 进行轻量化改进,将改进的 Mobilenetv3 作为 YOLOv4 的主干网络,以减少模型参数量,提高算法的检测速度。然后提出在 YOLOv4 原损失函数基础上串联 Repulsion 损失函数,此新增损失函数包含 2 部分: RepGT 损失和 RepBox 损失,RepGT 损失函数计算目标预测框与相邻真实框所产生的损失值,用来减少棒料误检;RepBox 损失函数计算目标预测框与相邻的其他目标预测框所产生的损失值,用来减少棒料漏检。实验结果表明,改进算法的检测速度为 63 帧/ s ,比原 YOLOv4 算法提升了20 帧/ s ;识别准确率达到 97.85% ,比原 YOLOv4 算法提升了 1.62% 。     

改进多尺度特征融合的工业现场目标检测算法

为了提高工业现场等复杂场景下的小目标检测的准确率,降低工业现场的安全事故发生率,基于 YOLOv3 提出了一种改进多尺度特征融合方法。该方法增加了Inception _ shortcut 模块,优化网络的输出宽度,使用工业现场的监控视频作为数据集以及利用 k-means 算法对检测目标重新聚类,引入了 PANet 多尺度特征融合结构,精简了 YOLOv3 的网络检测输出层。在创建工业现场安全帽、安全绳数据集 FHPD 、FSRPD 以及 PASCAL VOC2007 数据集上的实验结果表明,改进算法的 mAP 比原始 YOLOv3 提高了许多。改进的多尺度特征网络融合增加了参数,但检测速度仍满足算法的实时性要求。     

基于 LAM-Net 的轨道侵入界异物自主检测系统

针对轨道入侵异物对行车安全造成的极大威胁,而现有的轨道目标检测算法难以平衡检测精度和速度、易受复杂环境 影响以及难以部署于嵌入式设备等问题,提出了一种轻量型自适应多尺度卷积神经网络,其通过特征图线性变换简化特征提取 过程,使用自适应多尺度特征融合优化特征表达能力,并通过设计轻量型注意力进一步提升异物检测精度;同时,结合 NVIDIA Jetson TX2 嵌入式平台,研制了轨道入侵异物自主检测系统。 实验结果表明,本文提出的模型很好地平衡了检测速度和精度, 在 NVIDIA GeForce GTX1080Ti 的 GPU 平台上对轨道数据集的检测速度为 297 FPS,检测精度为 92. 96% ,比 YOLOv4-tiny 高 7. 72% ,实现了在轨道交通复杂场景下高精度、高速度以及高鲁棒性的检测入侵异物。     

基于CNN的高速铁路侵限异物特征快速提取算法

高速铁路异物侵限检测系统用来检测是否有异物侵入高速铁路安全限界。为增加系统的可靠性,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的特征快速提取算法。针对特征计算速度缓慢的问题,提出简化的全连接网络结构;针对准确率因简化网络结构而下降的问题,提出将卷积层的卷积核进行预先训练;最后为防止因全连接而导致的对称性特征提取,提出加入稀疏性参数的快速特征提取算法。改进后的卷积神经网络,在保证准确率的基础上加快了计算速度,同时满足了实时性和高准确率的要求。实验表明处理单幅图像的速度为0.15 s,准确率为99.5%。     

基于改进ACGAN的钢表面缺陷视觉检测方法

为提高小样本环境下钢表面缺陷检测精度,提出一种基于改进辅助分类生成对抗网络（Auxiliary classifier generative adversarial network,ACGAN）的钢表面缺陷检测方法。利用残差块优化ACGAN的网络结构,提高模型的特征提取能力;其次,为提高模型训练的稳定性,在网络的卷积层中添加谱范数归一化,防止模型异常的梯度变化;基于正-未标记分类的思想优化判别器的损失函数,提高生成样本的质量;同时,为缓解生成对抗网络的模式崩塌问题,在损失函数中添加梯度惩罚来约束判别器的梯度;通过生成器和判别器的对抗优化训练实现样本扩充。通过对钢表面缺陷数据集的试验,验证了提出的方法能准确有效地实现小样本环境下钢表面缺陷检测。与经典的SVM、ResNet50以及一些小样本分类模型相比,所提方法具有更高的检测精度。     

基于深度学习模型融合的铸件缺陷自动检测

针对目前铸件缺陷检测漏检率高的问题,提出一种基于深度学习模型融合的铸件缺陷检测方法。 首先对 Faster RCNN 网络进行改进,利用特征金字塔结构改进特征提取网络模块,实现多尺度的特征融合,完成铸件缺陷的特征提取;然后,基于 ROI Align 对网络中的 ROI 池化层进行改进,将 IOU 分数引入 NMS 算法判定过程;再将改进后的网络与 Cascade RCNN 以及 YOLOv3 进行融合;最后进行实验研究,验证了融合模型能够有效降低铸件缺陷的漏检率。 实验结果表明,将感兴趣区域池化 改进后,在 Faster RCNN 模型中的缺陷召回率提升了 1. 73% ,在本文网络模型中的缺陷召回率提升了 4. 08% ;采用模型融合的 方法在不考虑分类准确度的情况下,整个模型的缺陷识别率达到 95. 71% ,与单个模型相比,在保证铸件缺陷检测准确率的同 时,提高了缺陷检测的召回率,满足了工业应用的要求。     

基于模型压缩的 ED-YOLO 电力巡检 无人机避障目标检测算法

针对现有卷积神经网络模型体积大、运算量高,导致电力巡检无人机检测速率与精度无法兼顾的问题,提出一种基于模型压缩的ED-YOLO网络实现无人机避障的目标检测算法。该目标检测算法以YOLOv4为基础,首先在主干网络中加入通道注意力机制,在不增加计算量前提下提高检测精度;其次在特征金字塔部分运用深度可分离卷积替换传统卷积,减少卷积计算量;最后利用模型压缩策略裁剪网络中冗余通道,减小模型体积并提高模型检测速度。在自主构建的9 600张电力巡检无人机飞行障碍的数据集进行测试,ED-YOLO与YOLOv4相比,其障碍物目标检测的平均精度均值只降低了1.4%,而模型体积减少了94.9%,浮点运算量减少了82.1%,预测速度提升了2.3倍。实验结果表明,对比多种其他现存方法,本文提出的基于模型压缩的ED-YOLO目标检测算法有着精度高、体积小和检测速度快的优势,满足电力巡检无机避障检测要求。