基于改进YOLO v5的机床刀具识别方法

针对目前机床刀具分类应用较少、预处理复杂、目标检测适用范围小且识别精度不高的问题,提出基于改进的YOLO v5机床刀具图像识别算法,利用卷积神经网络在特征提取层加入CBAM注意力模块,可以更清晰地提取图像特征,在特征融合层加入CARAFE上采样模块,使刀具的表面特征恢复更好,可以减少特征融合时部分特征的丢失。实验结果表明,改进后的算法使机床刀具等小目标检测精度和检测速度明显提升,且改进后的模型平均精度为96.8%,比YOLO v4模型提高了14.96%,比YOLO v5模型提高了2%。本方法能对不同刀具进行识别,为工业制造中机械零件的识别提供了新的算法支持。     

面向无人艇环境感知的改进型 SSD 目标检测方法

为了提升无人艇对典型水面小目标感知能力,本文提出了基于多尺度卷积融合结构和空间注意力加强的改进型SSD目标检测算法。首先,对SSD浅层网络进行多尺度卷积融合,提升浅层网络的语义信息;其次,设计空间注意力结构对卷积特征层逐个增强,提升对弱纹理小目标特征保持性;最后,在VOC公开数据集和自构水面目标数据集上进行了测试,并基于无人艇开展了真实海域目标检测识别验证。实验结果表明,该算法在无人艇Nvidia平台的运行效率可达15 fps,能准确检测识别浮标、桥墩、渔船、快艇和货船等目标,在典型海面场景虚警率为5%时的小目标检测率相对原生SSD算法提升近20.2%,平均有效检测率达到79.3%。     

融合注意力和多尺度特征的典型水面小目标检测

为解决多场景复杂海况背景水面小目标检测存在的可利用特征少、纹理信息弱等问题,提升无人艇的环境感知能力,本文提出一种融合注意力和多尺度特征的典型水面小目标检测算法。首先,在网络的深层使用空洞空间金字塔池化模块融合目标的全局先验信息。其次,通过注意融合模块自适应地增强目标浅层空间位置和深层语义信息特征,提高网络的特征表示能力。最后,通过多尺度特征融合实现高性能的目标检测。本文构建了典型水面小目标数据集,并基于无人艇开展了真实海况下水面小目标检测的算法验证。实验结果表明,该算法在无人艇NVIDIA平台检测速率达到17 FPS,能准确识别水面小目标,mIoU比原始特征金字塔网络算法提升7.58%,平均检测精度提升11.41%,达到82.36%。     

基于轻量级网络的光纤传感振动信号识别

虽然传统卷积神经网络的识别率很高,但是其庞大的参数量会导致工业部署困难,且识别响应速度慢。引入轻量级卷积神经网络MobileNet,使用深度可分离卷积替代传统卷积,大大减少了模型参数量。以MobileNet为基准网络,实现了基于一维轻量级网络MobileNet-18的Φ-OTDR周界入侵事件识别。通过实验对比了不同结构下的网络识别率和识别速度,在保证模型的准确率不会大幅度降低的情况下,选取MobileNet-18作为最佳模型。采集了攀爬、切割、风吹、举起、拉动和走动这 6种周界光纤入侵信号。在 6种光纤入侵信号识别中,MobileNet-18达到了识别率为 98.33%,响应时间为 9.27 ms的最佳效果     

基于改进Mask-RCNN算法的车位检测研究

车位检测是自动泊车至关重要的环节,在复杂情况下,为同时实现自动泊车视觉系统对车位识别和车位状态分类,提出一种基于改进掩模区域卷积神经网络(Mask Region Convolutional Neural Network,Mask-RCNN)算法的C-Mask-RCNN车位检测算法。C-Mask-RCNN车位检测算法通过在Mask-RCNN算法的ResNet50特征提取网络中增加卷积块注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM),使模型更加关注车位相关的语义信息。利用C-Mask-RCNN车位检测算法中的区域卷积神经网络(Regions with Convolution Neural Network,RCNN)分支网络进行车位检测,实现Keypiont分支进行车位8个关键点的预测。实验结果表明,改进后的C-Mask-RCNN车位检测算法较Mask-RCNN算法在车位类型识别平均精确率上提升7.4%,在车位状态识别平均精确率上提升11.1%,并且车位线关键点预测的平均像素误差减少15.1 px。     

基于三维卷积神经网络的工作流识别方法

鉴于传统的依赖于目标物体检测与跟踪的动作识别方法很难适用于复杂的生产制造环境,为了实现有效的工作流识别,从运动物体的检测与分割、视频序列中多视图特征向量的提取及工人生产动作的分类识别3方面入手,提出基于3D卷积神经网络的工作流识别框架。给出计算模型与相应的算法,并进行了系统的对比实验。通过实验发现,该方法比传统的隐Markov方法和其他方法在识别速度上提升了32%,在识别率上也提升了9%。     

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 FRL-Net 的高鲁棒性多尺度小样本轨道入侵异物检测方法研究

针对轨道入侵异物严重威胁行车安全,而基于广义深度学习的目标检测方法无法打破大数据驱动的训练壁垒、小样本目标检测方法在复杂轨道环境中对多尺度入侵异物检测能力差、鲁棒性低等问题,本文提出了一种高鲁棒性多尺度小样本轨道入侵异物检测模型。该模型采用元学习策略,通过多尺度小样本入侵异物特征提取模块增强模型对于不同尺度小样本异物特征的表达能力。使用轨道入侵异物元特征精准重加权模块对小样本异物的元特征进行精准优化。提出小样本轨道入侵异物检测优化模块进一步提升模型的检测性能。实验结果表明,该模型在7-way 30-shot的小样本轨道异物检测任务中的平均检测精度为81.8%,比FSRW高3.2%,更适合在实际轨道环境中检测多尺度小样本入侵异物。     

改进YOLOv5的矿用输送带损伤检测方法

文中针对目前输送带损伤检测大多是输送带撕裂且缺乏其他损伤类型研究的问题,提出一种改进YOLOv5的矿用输送带损伤检测方法。将SPD-Conv模块替换Conv模块中的卷积层,提升小目标的检测效果;在骨干特征网络与最后预测网络之前引入CBAM注意力机制,对重要的特征通道进行强化;最后,在YOLOv5的基础上引入高斯滤波器消除噪声干扰,提升算法目标检测效率。试验结果表明：改进后的YOLOv5目标检测网络在对输送带的撕裂、击穿、表面划伤、破损4种损伤类型的检测平均精度均值达92.3%,相较于YOLOv5算法提高了35.1%,检测速度达90帧/s,提高了20%,实现了对矿用输送带损伤的快速识别。     

基于改进YOLOv5的无人机小目标检测方法研究

针对无人机航拍图像检测存在小目标检测准确率低以及检测模型计算量过大的问题，提出了一种基于改进YOLOv5的无人机小目标检测方法。首先，针对小目标存在漏检的问题，在YOLOv5的特征提取网络中引入了高效通道注意力机制（ECA）模块，提高对小目标的特征提取能力，进而提高小目标检测精度；其次，针对模型计算量大的问题，将模型中的CBL模块进行改进，把其中的普通卷积替换为Ghost卷积，减少模型参数和计算量，以便于在小型嵌入式设备部署；最后为了进一步优化和改进YOLOv5算法，采用加权损失函数，以充分学习图像特征。在DOTA数据集上进行测试，实验结果表明，改进的模型提升了小目标检测效果，其mAp为73.1%，比原算法提高了1.9%，速度达到了92 ms，可以准确地完成无人机航拍小目标检测任务，同时也满足实时性要求。     

铁路货车车号图像识别系统的算法研究

目前货车检修正逐步从计划检修向状态检修过渡,就对货车日常管理提出了更高的要求,而对货车车号识别,是实现对货车进行动态跟踪和管理的重要基础。针对货车车号识别,本文采用深度学习技术,利用YOLO网络模型结构和货车车号字符特点,实现对车号位置的准确检测,克服了光照、污迹、缺失等干扰的影响,同时,利用基于卷积神经网络的分类技术,实现对货车车号的识别。     

基于关键帧定位和时空图卷积的异常行为识别

为提高监控视频中行人异常行为检测效率,提出了结合关键帧定位和时空图卷积的异常行为识别方法。该方法在人体骨架关键点检测的基础上,采用关键点运动特性定位视频中行人异常行为关键序列,利用时空图卷积网络可以提取行人时空特征的优点,在关键帧序列上构建人体骨架时空图,同时建立基于瓶颈残差模块的时空图卷积网络行为识别模型,实现对监控视频中行人异常行为的高效识别。采用自建数据集和公开数据集对该方法有效性进行检验,结果表明,该键帧定位算法可高效实现异常行为定位,结合基于瓶颈残差模块时空图卷积网络,在减少时空图卷积网络计算复杂度的同时提升了网络性能,能够有效判断行人异常行为。     

改进稠密块轻量化神经网络的管道泄漏孔径识别

深度神经网络的管道泄漏孔径识别方法虽然识别率高,但因结构复杂造成参数量大、内存占用大,极大地限制了其在资源有限的工业环境及实时处理中的应用。提出一种优化卷积改进稠密块的轻量化神经网络用于管道泄漏孔径识别。首先将深度可分离卷积与异构卷积结合,构造了新的多卷积稠密块实现泄漏信号的特征提取;之后采用卷积注意力机制对特征进行权重划分,实现特征的重要性区分;最后通过分类器获取结果。实验结果表明,本文方法识别准确率达到了96.59%,参数量仅为781 KB。本文方法在保证高识别准确率的同时,参数量及浮点数大幅下降,训练时间也有所减少,改善了实时响应能力,对于实际工业监测应用有指导意义。     

基于改进深度卷积网络的铁路入侵行人分类算法

异物侵入铁路限界严重影响行车安全,识别铁路限界内的人员侵入对保证铁路运营安全具有重要意义。由于既有铁路图像异物侵入检测系统只能检测报警图像,无法区分是人员侵入的正确报警还是光线干扰导致的误报警,为了降低上述误报警,本文建立了铁路异物侵限报警样本的训练集和测试集,提出了将改进的深度卷积网络提取的高层Alex特征和HOG特征相结合并用于深度卷积网络模型训练的分类算法。首先引入了改进的AlexNet深度卷积神经网络模型,提取了自动学习的Alex高层特征,然后将其与HOG特征相结合形成Alex-HOG组合特征,最后利用组合特征对分类网络进行训练。铁路异物侵限报警测试样本库的实验表明,该方法对1 498张测试样本图像的识别准确率高达98.46%,时间为3.78s,实时性和准确率均有较大提高,对降低系统误报率具有重大意义。     

Human indoor location for binary infrared sensor tracking system: On improved credit and dynamic pruning algorithm

This paper presents a human indoor location design on improved credit and dynamic pruning algorithm in passive binary pyroelectric infrared (PIR) sensor tracking system. Compared with previous credit location and anti-logic location, the improved credit method can keep all effective measurement points of different human targets without extra logical judgment. It is more intuitive and less complex than the way of anti-logic with same accuracy. The dynamic pruning algorithm can separate different targets into different two-dimensional planes to reduce the number of measurement points and assign effective measurement points to correct targets according to the predicted position of targets. Multiple human location is then transformed into single human location. A small and flexible PIR sensor system is used to test the improved location algorithm in multiple human tracking. The simulation and experimental results indicate the algorithm works well.     

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。     

[BIM模型与智能设计]高速铁路线性BIM模型快速拉伸算法研究

针对目前BIM软件在建模过程中存在的难以快速对实体进行拉伸的问题，提出了BIM软件中的快速拉伸算法，包括二维平面曲线离散转三维空间曲线算法和平面空间变换几何算法; 开发出针对高速铁路项目的专用BIM模型拉伸工具，实现了高速铁路线性BIM模型的快速拉伸; 基于所提算法在实际高速铁路项目中开展了区间三维设计，实现了高速铁路线性BIM模型的快速创建，且设计效率提高了100%。     

铁路场景三维点云分割与分类识别算法

铁路限界侵入检测对保障高速铁路安全具有重要意义,基于激光三维点云分割与分类识别的异物侵入检测具有准确、直观的优点,在诸如隧道口和站台的铁路重点区域监测中具有广泛应用前景。设计了一种带动二维激光雷达进行俯仰运动的装置用于铁路三维点云的采集,基于法线方向一致性原则提出采用区域生长分割算法解决欧氏聚类分割和随机采样一致性(RANSAC)分割造成的过分割和欠分割问题;针对分割后的单物体点云,提出利用视点特征直方图(VFH)进行不同目标的三维点云特征提取,基于不同物体VFH建立KD树,并利用最近点搜索方法完成单物体点云分类识别。铁路场景典型物体的分类实验结果表明,本算法对铁路场景典型物体的分类识别准确率大于90%。     

基于信息融合的空中红外小目标识别

针对空中红外小目标很难识别且可信度低的特点,结合已有的识别算法,设计出一种新的小目标识别方法。将小目标的灰度、速度信息作为主要识别依据,并在此基础上加入轨迹信息作为补充依据。在利用灰度、速度信息后仍无法识别的情况下,将轨迹信息加入证据,进行非平等的D-S证据信息融合。仿真结果表明,新方法在不增加传感器数目的情况下将识别置信度平均提高了125%。