兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (6): 2065-2075.doi: 10.12382/bgxb.2023.0180
刘鹏1, 熊泽宇1, 景文博2,*(), 冯萱2, 张俊豪2, 刘桐伯2, 吴雪妮2, 夏璇2, 万琳琳1, 赵海丽1
收稿日期:
2023-03-07
上线日期:
2023-06-01
通讯作者:
基金资助:
LIU Peng1, XIONG Zeyu1, JING Wenbo2,*(), FENG Xuan2, ZHANG Junhao2, LIU Tongbo2, WU Xueni2, XIA Xuan2, WAN Linlin1, ZHAO Haili1
Received:
2023-03-07
Online:
2023-06-01
摘要:
装甲车辆动态性能考核中的立靶成像测试环节,靶标检测的准确性与武器装备鉴定及定型的精度息息相关。针对靶标图像对比度低、可辨识度低等降质问题,提出一种基于改进YOLOv5的降质靶标检测算法:使用多分支分组卷积结构配合深度、逐点卷积搭建主干特征提取网络,降低网络参数计算量,提高网络的检测速度;引入表征注意力机制,增强靶标的表征能力;在网络输出层,引入3分支空间特征融合,利用低层特征图的细粒度特征信息与高层特征图丰富的语义信息组合,保留降质靶标图像的细节、边缘语义信息;实验结果表明:在靶标数据集中,所提算法的检测精度mAP达到90.88%,检测速度达到52.74帧/s,能在降质环境下够高效、精准地完成动态性能考核中立靶成像测试环节中的靶标检测部分。
中图分类号:
刘鹏, 熊泽宇, 景文博, 冯萱, 张俊豪, 刘桐伯, 吴雪妮, 夏璇, 万琳琳, 赵海丽. 降质靶标检测算法[J]. 兵工学报, 2024, 45(6): 2065-2075.
LIU Peng, XIONG Zeyu, JING Wenbo, FENG Xuan, ZHANG Junhao, LIU Tongbo, WU Xueni, XIA Xuan, WAN Linlin, ZHAO Haili. Degrad Target Detection Algorithm[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(6): 2065-2075.
参数 | 数值 |
---|---|
初始学习率设置 | 0.005 |
学习率调整算法 | 余弦退火算法 |
训练周期 | 100epoch |
梯度下降优化算法 | SGD算法 |
批量处理样本数量 | 16 |
IoU阈值 | 0.5 |
置信度阈值 | 0.5 |
表1 初始参数设置
Table 1 Initial parameter setting
参数 | 数值 |
---|---|
初始学习率设置 | 0.005 |
学习率调整算法 | 余弦退火算法 |
训练周期 | 100epoch |
梯度下降优化算法 | SGD算法 |
批量处理样本数量 | 16 |
IoU阈值 | 0.5 |
置信度阈值 | 0.5 |
序号 | 目标 检测算法 | 图片分辨 率/像素 | mAP/% | F1/% | FPS/(帧·s) |
---|---|---|---|---|---|
1 | FASTER R-CNN | 600×600 | 79.51 | 69.81 | 15.16 |
2 | SSD | 600×600 | 64.91 | 60.91 | 25.23 |
3 | NanoDet | 320×320 | 70.12 | 61.82 | 60.82 |
4 | Cascade R-CNN | 640×640 | 83.48 | 80.18 | 20.18 |
5 | YOLOv5 | 640×640 | 83.02 | 80.71 | 49.12 |
6 | YOLOE | 640×640 | 90.88 | 88.92 | 52.74 |
7 | YOLOX | 640×640 | 86.55 | 86.12 | 52.60 |
表2 目标检测算法实验结果对比
Table 2 Test results of various target detection algorithms
序号 | 目标 检测算法 | 图片分辨 率/像素 | mAP/% | F1/% | FPS/(帧·s) |
---|---|---|---|---|---|
1 | FASTER R-CNN | 600×600 | 79.51 | 69.81 | 15.16 |
2 | SSD | 600×600 | 64.91 | 60.91 | 25.23 |
3 | NanoDet | 320×320 | 70.12 | 61.82 | 60.82 |
4 | Cascade R-CNN | 640×640 | 83.48 | 80.18 | 20.18 |
5 | YOLOv5 | 640×640 | 83.02 | 80.71 | 49.12 |
6 | YOLOE | 640×640 | 90.88 | 88.92 | 52.74 |
7 | YOLOX | 640×640 | 86.55 | 86.12 | 52.60 |
模型 | 改进策略 | mAP/% | FPS/ (帧·s-1) | Parameters/ M |
---|---|---|---|---|
A | YOLOv5 | 83.02 | 49.12 | 7.60 |
B | A+主干网络改进 | 82.86 | 56.25 | 6.34 |
C | B+表征注意力机制 | 85.24 | 54.68 | 6.52 |
D | C+三分支自适应空间特征融合 | 88.91 | 52.74 | 7.05 |
E | D+损失函数改进 | 90.88 | 52.74 | 7.05 |
表4 YOLOE模型消融实验对比
Table 4 Results of YOLOE model ablation experiments
模型 | 改进策略 | mAP/% | FPS/ (帧·s-1) | Parameters/ M |
---|---|---|---|---|
A | YOLOv5 | 83.02 | 49.12 | 7.60 |
B | A+主干网络改进 | 82.86 | 56.25 | 6.34 |
C | B+表征注意力机制 | 85.24 | 54.68 | 6.52 |
D | C+三分支自适应空间特征融合 | 88.91 | 52.74 | 7.05 |
E | D+损失函数改进 | 90.88 | 52.74 | 7.05 |
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