基于可变形卷积的改进YOLO目标检测算法

针对YOLO目标检测算法存在边界框定位不准确及对小目标检测精度低的问题,提出一种改进的YOLO目标检测算法dcn-YOLO。使用k-means++算法聚类出更符合数据集尺寸的锚盒,以降低初始点对聚类结果的影响并加快网络训练收敛速度。构建残差可变形卷积模块res-dcn,分别采用将其嵌入YOLO第一特征提取头模块中和替换3个YOLO特征提取头模块的方式,构建两种改进的dcn-YOLO算法,使网络可以自适应地学习特征点的感受野,从而对不同尺寸和形状的目标提取更有效的特征,提高检测精度。在VOC数据集上的实验结果表明,该算法能有效提高目标检测精度,mAP达到82.6%,相比YOLO、SSD、Faster R-CNN,分别高出了2.1、5.2、9.4个百分点。     

基于卷积神经网络的PCB缺陷检测

印刷电路板(PCB)在生产制造中由于生产工序等问题易导致电路板存在瑕疵缺陷,为提高对电路板缺陷的检测效率,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的电路板缺陷检测网络.该检测网络基于YOLO v4网络进行优化改造,针对于PCB制作精密、复杂,各类缺陷不易检测的难点,在优化后的网络中加入了基于细粒度空间域的长距离全局注意力机...     

基于双模型的输电线绝缘子自爆检测算法

针对输电线路无人机巡检图像中绝缘子自爆缺陷目标小而难以精准检测的问题,提出一种基于Faster R-CNN和改进的YOLO v3级联双模型的绝缘子自爆缺陷检测算法。首先,利用无人机巡检图像构建绝缘子串缺陷数据集,并对训练图像样本进行翻转预处理,增加样本数量,提高模型泛化能力,避免过拟合;然后,利用Faster R-CNN检测图像中的绝缘子串,再将检测到的绝缘子串图像送入改进的YOLO v3网络进行自爆缺陷的定位。改进的YOLO v3网络是在YOLO v3基础上借鉴FPN的思想,增加特征提取层并进行特征融合,充分利用深层特征和浅层特征;同时采用CIoU Loss函数作为损失函数,以解决边界框宽高比尺度信息。实验结果表明,本文算法在所构建的绝缘子缺陷数据集上的检测准确率达到91.2%,相比Faster R-CNN或YOLO v3等单模型检测算法提升了3.31个百分点以上,能有效实现无人机巡检中绝缘子自爆缺陷的检测,为输电线路智能化巡检故障诊断提供方法支持。     

基于YOLO v3算法的不同主干网络对织物瑕疵检测

针对布匹瑕疵检测中由于输入图片尺寸较大导致检测速度降低的问题,提出了使用轻量化的Mo-bileNets、更细粒度多尺度特征的Res2 Net修改YOLO v3主干网络的两种方案.在相同条件下训练3种YOLO v3网络,实现了对20种缺陷的检测.对比搭载3种主干网络YOLO v3算法的参数量、检测速度和精度,利用可视化工具Grad-CAM研究3种主干网络对缺陷的特征提取能力.实验结果表明,搭载MobileNets主干网络的参数量是原始网络的1/3,检测速度提高30％,并且在精度上mAP值达到31.22％,接近原始网络的32.54％.Res2 Net的细粒度多尺度特征结构在布匹瑕疵检测上没有明显优势.Grad-CAM可视化结果表明MobileNets主干网络在特征提取上更专一.     

面向水下图像目标检测的退化特征增强算法

目的 基于清晰图像训练的深度神经网络检测模型因为成像差异导致的域偏移问题使其难以直接泛化到水下场景。为了有效解决清晰图像和水下图像的特征偏移问题,提出一种即插即用的特征增强模块（feature de-drifting module Unet,FDM-Unet）。方法 首先提出一种基于成像模型的水下图像合成方法,从真实水下图像中估计色偏颜色和亮度,从清晰图像估计得到场景深度信息,根据改进的光照散射模型将清晰图像合成为具有真实感的水下图像。然后,借鉴U-Net结构,设计了一个轻量的特征增强模块FDM-Unet。在清晰图像和对应的合成水下图像对上,采用常见的清晰图像上预训练的检测器,提取它们对应的浅层特征,将水下图像对应的退化浅层特征输入FDM-Unet进行增强,并将增强之后的特征与清晰图像对应的特征计算均方误差（mean-square error,MSE）损失,从而监督FDM-Unet进行训练。最后,将训练好的FDM-Unet直接插入上述预训练的检测器的浅层位置,不需要对网络进行重新训练或微调,即可以直接处理水下图像目标检测。结果 实验结果表明,FDM-Unet在PASCAL VOC 2007（pattern analysis,statistical modeling and computational learning visual object classes 2007）合成水下图像测试集上,针对YOLO v3（you only look once v3）和SSD （single shot multibox detector）预训练检测器,检测精度mAP （mean average precision）分别提高了8.58%和7.71%;在真实水下数据集URPC19（underwater robot professional contest 19）上,使用不同比例的数据进行微调,相比YOLO v3和SSD,mAP分别提高了4.4%~10.6%和3.9%~10.7%。结论 本文提出的特征增强模块FDM-Unet以增加极小的参数量和计算量为代价,不仅能直接提升预训练检测器在合成水下图像的检测精度,也能在提升在真实水下图像上微调后的检测精度。     

基于CNN图像增强的雾天跨域自适应目标检测

针对自动驾驶车辆视觉感知系统在雾天条件下捕获图像质量较低，造成目标检测算法精度下降的问题，提出一种基于卷积神经网络（convolutional neural networks,CNN）图像增强的跨域自适应雾天目标检测方法。构建一个端到端目标检测网络，融合数字图像处理技术（digital image processing,DIP）和CNN的自适应图像增强模块，通过小型CNN参数预测器自适应学习增强参数，提升雾天图像质量；进一步地，将多尺度领域自适应（domain adaptive,DA）模块与YOLOv4主干网络相连，通过对抗训练减少由雾天造成的领域差异，提高雾天目标检测精度。在训练阶段，所提方法以端到端的方式学习CNN、DA模块以及YOLOv4，而在目标检测阶段将移除CNN及DA模块，仅使用预训练权重在正常天气和雾天天气自适应地检测图像，不会增加原有网络复杂性，从而保证自动驾驶车辆的实时性要求。在公开数据集Foggy Cityscapes上的实验表明，采用所提方法使雾天图像质量显著增强，目标检测平均精度提升了10.4%，有效提升了雾天条件下自动驾驶车辆对目标的识别能力。     

基于改进卷积注意力模块与残差结构的SSD网络

SSD(Single Shot Multibox Detector)是一种基于卷积神经网络的单阶检测算法,相比双阶检测算法,它在保证一定精度的同时显著提高了检测速度,但仍难以满足很多实际应用,尤其是在小目标检测任务中,检测精度更是难以满足需求。针对该不足,文中提出了一种基于改进残差结构与卷积注意力模块的特征提取网络Res-Am CNN(Residual with Attention Module Convolutional Neural Networks),大幅提高了网络的特征提取能力,并在原始SSD金字塔结构中引入上采样加法融合(Additive Fusion with Upsample,AFU)来进行特征融合,增强了浅层特征的表征能力。在PASCAL VOC数据集上的实验结果表明,相比原始SSD网络和主流的检测网络,Res-Am&AFU SSD(SSD with Res-Am CNN and AFU)网络在VOC测试集上的平均精度均值(mean Average Precision,mAP)达到69.1%,在精度上领先单阶网络,接近双阶网络,在检测速度上远快于双阶网络。在小目标测试集上的实验结果表明,Res-Am&AFU SSD网络的mAP为67.2%,比原始SSD提高了9.4%,且该方法具有更加灵活、无需预训练等优点。     

基于YOLO v5算法的迷彩伪装目标检测技术研究

迷彩伪装目标与周围环境高度相似,对迷彩伪装目标的检测任务比普通的检测任务更具挑战性,常规的检测算法对迷彩伪装目标检测任务不完全适用.文中对现有方法进行分析,以YOLO v5算法为基础,提出了一种针对迷彩伪装目标的检测算法.该算法结合注意力机制设计了新的特征提取网络,突出了迷彩伪装目标的特征信息;并且对原有的聚合网络进行了改进,增大了检测的尺度,使用非对称卷积模块强化了目标语义信息.在一种公开的迷彩伪装目标数据集上将该算法与7种算法进行对比,所提算法的mAP值较原始算法提升了4.4％,召回率提升了2.8％,在mAP值方面也比其他算法更具优势,从而验证了所提算法对迷彩伪装目标检测任务的有效性.     

基于可变形卷积和自适应空间特征融合的硬币表面缺陷检测算法

针对硬币表面缺陷较小、形状多变且易与背景混淆而不易检出的问题,改进YOLOv3算法并提出基于可变形卷积和自适应空间特征融合的硬币表面缺陷检测算法DCA-YOLO。首先,由于缺陷形状的多变设计了3种在主干网络中不同位置添加可变形卷积模块的网络结构,通过卷积学习偏移量和调节参数来提高缺陷的提取能力;然后,使用自适应空间特征融合网络学习权重参数来调整不同尺度特征图中各像素点的贡献度以更好地适应不同尺度的目标;最后,改进先验锚框比例,动态调节类别权重,优化并对比网络性能,从而提出在主干网络输出特征进行多尺度融合的上采样前增加可变形卷积的模型网络。实验结果表明,在硬币缺陷数据集上,DCA-YOLO算法检测平均精度均值（mAP）接近于Faster-RCNN,达到了92.8%;而相较于YOLOv3,所提算法的检测速度基本持平,在检测mAP上提高了3.3个百分点,F1分数提升了3.2个百分点。     

无锚点的遥感图像任意角度密集目标检测方法

针对基于深度学习的遥感图像目标检测方法密集目标漏检率高、分类不准确的问题,建立了一种基于深度学习的无锚点的遥感图像任意角度的密集目标检测方法。首先采用CenterNet作为基线模型,经过主干网络提取特征,并改造原有检测器结构,即加入角度回归分支进行目标角度回归;然后提出一种基于非对称卷积的特征增强模块,并将主干网络提取到的特征图输入特征增强模块,从而增强目标的旋转不变性特征,消除由于目标的旋转、翻转带来的影响,进一步提升目标中心点、尺寸信息的回归精度。采用HourGlass-101作为主干网络时,该方法在DOTA数据集上的平均精度均值（mAP）比旋转区域候选网络（RRPN）提升了7.80个百分点,每秒处理帧数（FPS）提升了7.5;在自建数据集Ship3上,该方法的mAP比RRPN提升了8.68个百分点,FPS提升了6.5。结果表明,所提方法能获得检测精度和速度的平衡。     

基于改进SSD模型的工件表面缺陷识别算法

工件表面缺陷是影响机械设备性能的重要因素,快速高效的检测方法是目前研究的重点。为了解决工件表面缺陷检测问题,提出一种基于改进SSD模型的检测算法。该算法用本文提出的DH-MobileNet网络代替SSD结构中的VGG16网络,从而简化检测模型,减少了运算量。同时采用反向残差结构进行位置预测,并用空洞卷积代替下采样操作以避免信息损失。利用扫描电子显微镜得到工件表面图像,建立工件表面缺陷数据集并进行扩充,最后针对碎屑、剥落和梨沟这3类高频缺陷进行训练和测试,并与YOLO、Faster R-CNN和原始SSD模型进行效果比较。检测结果表明该算法能够更准确、快速地检测工件表面缺陷,为实际工业场景中的缺陷检测提供了新的思路。     

基于STM R-CNN的热轧带钢表面缺陷检测

为了提高工业热轧带钢表面缺陷检测的检测精度, 将深度学习研究领域的前沿技术应用于带钢表面缺陷检测. 提出了一种以Swin Transformer作为骨干特征提取网络, 级联多阈值结构作为输出层的热轧带钢表面缺陷检测算法. 将Transformer结构应用于带钢表面缺陷检测领域, 与单纯基于卷积网络的深度学习目标检测算法相比, 能够达到更加精确的检测效果. 首先, 使用Swin Transformer作为骨干特征提取网络代替常规的残差网络结构, 增强特征网络对隐含在图像中的深层语义信息的摄取能力. 其次设计多级联检测结构, 设置逐级的IoU阈值, 实现检测精度与阈值提升的权衡. 最后使用柔性非极大值抑制(Soft-NMS)、FP16混合精度训练和SGD优化器等训练策略加速模型收敛和提升模型性能. 实验结果表明: 本文算法在工业热轧带钢数据集(NEU-DET)上相较于YOLOv3、YOLOF、DeformDetr、SSD512和SSDLit等深度学习算法都有更好的检测效果, 在裂纹(crazing, Cr)、夹杂(inclusion, In)、斑块(patches, Pa)、麻点(pitted surface, PS)、压入氧化铁皮(rolled-inscale, RS)、以及划痕(scratches, Sc)等表面缺陷检测中训练速度和检测精度都有显著的提升, 漏检率显著降低.     

适于少样本缺陷检测的两阶段缺陷增强网络

缺陷检测模型一般需要大量样本来学习缺陷的特征,但实际场景中一些重要缺陷的样本难以收集,如何用少量样本来学习罕见缺陷的特征成为一个具有挑战性的问题。为了促进少样本缺陷检测的研究,构建了一个新的工业表面缺陷数据集,包括缺陷样本和无缺陷样本。同时提出了一个两阶段缺陷增强网络以提升少样本场景下的缺陷检测性能,它利用了无缺陷样本,并将整个训练过程分为两个阶段。第一阶段的训练需要大量缺陷样本,而第二阶段的训练只需要少量缺陷样本和无缺陷样本。此外,还提出了一个缺陷突显模块,可以更好地利用无缺陷样本来增强缺陷区域的特征。在新数据集上的实验表明,该缺陷检测模型的性能优于其他的少样本目标检测模型,在工业表面缺陷检测中具有更好的应用前景。     

基于目标检测算法的肺结节辅助诊断系统

据统计,肺癌在全世界范围内是发病率、致死率最高的疾病之一。随着计算机辅助诊断系统（CAD）和卷积神经网络（CNN）的成熟化,医疗领域的诊断治疗也逐渐智能化。本文提出一种基于目标检测算法的肺结节自动检测方法,并提出一套将阈值分割算法和数字形态学处理相结合的肺实质CT影像处理流程。对LUNA16数据集中的1186个肺结节进行训练和学习,观察YOLO V3模型在数据集中的评价结果来验证模型,实验结果准确率达到92.18%,每张图片平均检测时间为0.035 s。与现有的肺结节检测算法SSD、CNN、U-Net等模型进行对比试验,以验证YOLO V3模型的有效性。同时本文基于CAD技术设计肺结节辅助诊断系统,实现人机交互,为医生提供简单明了的辅助诊断工具。     

面向智能监控的行为识别

目的 为了进一步提高智能监控场景下行为识别的准确率和时间效率,提出了一种基于YOLO（you only look once：unified,real-time object detection）并结合LSTM（long short-term memory）和CNN（convolutional neural network）的人体行为识别算法LC-YOLO（LSTM and CNN based on YOLO）。方法 利用YOLO目标检测的实时性,首先对监控视频中的特定行为进行即时检测,获取目标大小、位置等信息后进行深度特征提取;然后,去除图像中无关区域的噪声数据;最后,结合LSTM建模处理时间序列,对监控视频中的行为动作序列做出最终的行为判别。结果 在公开行为识别数据集KTH和MSR中的实验表明,各行为平均识别率达到了96.6%,平均识别速度达到215 ms,本文方法在智能监控的行为识别上具有较好效果。结论 提出了一种行为识别算法,实验结果表明算法有效提高了行为识别的实时性和准确率,在实时性要求较高和场景复杂的智能监控中有较好的适应性和广泛的应用前景。     

基于YOLO框架的血细胞自动计数研究

血细胞检测和计数是血液检验中的一项重要内容，大量细胞显微图像形态多样、目标较小且背景复杂，自动识别血细胞仍然是一项具有挑战性的任务。为解决血细胞检测中复杂小目标识别问题，基于一阶段深度检测YOLO框架，提出了一种新颖的YOLO-Dense网络模型。通过使用[K]-means算法对锚框进行聚类，获得三种不同大小的潜在待识别目标的锚框，并在YOLO基础网络中引入残差模块和特征金字塔的多尺度模块，以提高对小目标的识别精度；通过跳层连接进行残差训练，有效解决深度网络梯度弥散和爆炸等问题；通过在网络架构中增加密集连接模块，使得提出的模型能够有效提升网络推断速度。实验结果表明：YOLO-Dense网络均值平均精度mAP和检测时间分别为0.86和24.9 ms。相比Faster R-CNN和原始的YOLO网络，YOLO-Dense模型在血细胞检测上取得了最好的性能。