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YOLOv5目标检测的轻量化研究

计算机工程与应用 2023年第1期59卷 92-99页

作者：何雨田军委张震王沁赵鹏西安工业大学机电工程学院西安710021

现有目标检测算法通常存在体积较大、结构复杂等问题,致使室内机器人作业过程中识别速率与精度较差。针对这一问题,以室内目标检测为基础,提出了一种改进的YOLOv5s轻量化检测方法。该方法主要是在YOLOv5s网络的基础上引入ShuffleNet v2... 详细信息

现有目标检测算法通常存在体积较大、结构复杂等问题,致使室内机器人作业过程中识别速率与精度较差。针对这一问题,以室内目标检测为基础,提出了一种改进的YOLOv5s轻量化检测方法。该方法主要是在YOLOv5s网络的基础上引入ShuffleNet v2特征提取机制来实现网络的轻量化,同时采用加权双向特征金字塔BiFPN和边框回归损失EIOU获取特征信息更为丰富的特征图,来提升目标检测精度,从而得到一种新的室内目标检测模型。研究结果表明,改进后的模型参数量明显减少,模型复杂度减少了46%,平均精确率均值mAP提升到63.9%,实现了轻量化和检测准确率的平衡,该研究为目标轻量化研究提供了参考。

关键词：目标检测 YOLOv5s ShuffleNetv2 轻量化边框回归损失EIOU

改进Canny算法的红外人脸图像边缘轮廓提取

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应用光学 2023年第1期44卷 61-70页

作者：王鑫刚田军委于亚琳王沁张杰西安工业大学机电工程学院陕西西安710021 西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014030

红外人脸图像的边缘轮廓特征对于红外人脸检测、识别等相关应用具有重要价值。针对红外人脸图像边缘轮廓提取时存在伪边缘的问题,提出了一种改进Canny算法的红外人脸图像边缘轮廓提取方法。首先通过对引导滤波算法引入“动态阈值约束因... 详细信息

红外人脸图像的边缘轮廓特征对于红外人脸检测、识别等相关应用具有重要价值。针对红外人脸图像边缘轮廓提取时存在伪边缘的问题,提出了一种改进Canny算法的红外人脸图像边缘轮廓提取方法。首先通过对引导滤波算法引入“动态阈值约束因子”替换原始算法中的高斯滤波,解决了原始算法滤波处理不均匀和造成红外人脸图像弱边缘特征丢失的弊端;接着对原始算法的非极大值抑制进行了改进,在原始计算梯度方向的基础上又增加了4个梯度方向,使得非极大值抑制的插值较原始算法更加精细;最后改进OTSU(大津)算法,构造灰度-梯度映射函数确定最佳阈值,解决了原始算法人为经验确定阈值的局限性。实验结果表明:提出的改进Canny算法的红外人脸轮廓提取方法滤波后的图像,相较于原始Canny算法滤波处理,信噪比性能提升了34.40%,结构相似度性能提升了21.66%;最终的红外人脸边缘轮廓提取实验的优质系数值高于对比实验的其他方法,证明改进后的算法对于红外人脸图像边缘轮廓提取具有优越性。

关键词：红外人脸图像边缘轮廓提取 Canny算法引导滤波 OTSU算法

一种融合激光全局定位的大尺寸点云重建系统标定方法

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激光杂志 2022年第5期43卷 23-28页

作者：张磊蒙田军委刘青贾昆闫明涛西安工业大学机电工程学院西安710032 西安理工大学自动化与信息工程学院西安710054 西安航通测控技术有限责任公司西安710075

大尺寸点云重建是飞机等大型装备逆向工程、缺陷检测领域的重要手段之一,在分析大尺寸点云重建系统目标点云全局拼接时高精度激光定位系统和结构光扫描仪坐标系融合统一问题的基础上,提出了一种TCS-Q(过渡坐标系-四元数)参数标定方法。... 详细信息

大尺寸点云重建是飞机等大型装备逆向工程、缺陷检测领域的重要手段之一,在分析大尺寸点云重建系统目标点云全局拼接时高精度激光定位系统和结构光扫描仪坐标系融合统一问题的基础上,提出了一种TCS-Q(过渡坐标系-四元数)参数标定方法。该方法结合点云重建系统模型和点云全局融合原理,建立光电接收器过渡坐标系确定标定对象,分析标定过程的数学模型,研究各坐标系之间转换关系的求解方法。系统仿真实验结果表明标定结果的三轴角分量标准差低于0.0165°,离散系数小于0.015。对数显尺上光电接收器空间位置进行距离测量实验,实验结果表明,标定完成后的系统测量精度优于±0.1 mm,为实现点云拼接环节的高精度全局定位引导提供了理论基础。

关键词： ALPS 结构光扫描仪参数标定过渡坐标系四元数

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湿微下击暴流对火炮外弹道精度影响分析

弹箭与制导学报 2022年第6期42卷 99-106页

作者：王晋田军委刘雪松张杰张震西安工业大学兵器科学与技术学院西安710021 西安工业大学机电工程学院西安710021 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014030

针对湿微下击暴流特性会对火炮射程、侧偏等参数产生一定的偏差,对火炮的射击精度影响较大问题,以155 mm火炮杀爆弹为研究对象,基于涡环原理与流体力学建立微下击暴流与雨滴运动模型,并融合为适用于弹道分析计算的湿微下击暴流模型,将... 详细信息

针对湿微下击暴流特性会对火炮射程、侧偏等参数产生一定的偏差,对火炮的射击精度影响较大问题,以155 mm火炮杀爆弹为研究对象,基于涡环原理与流体力学建立微下击暴流与雨滴运动模型,并融合为适用于弹道分析计算的湿微下击暴流模型,将湿微下击暴流模型与火炮6自由度弹道方程结合,仿真并分析不同初始涡环中心诱导速度对火炮平射与曲射两种发射方式射击精度的影响。实验结果表明:对于低伸弹道,外弹道侧偏与偏航角增加比例随着初始中心涡环诱导速度的增加而减小;而对于远距离射击,火炮射程随着初始涡环中心诱导速度的增大而减小,严重影响火炮的射击精度与杀伤效果。

关键词：湿微下击暴流涡环原理 6自由度弹道方程火炮外弹道

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基于点线特征融合的视觉惯性SLAM算法

计算机应用研究 2023年第2期40卷 445-449页

作者：赵伟博田军委王沁张震赵鹏西安工业大学机电工程学院西安710021

针对目前视觉SLAM方法鲁棒性差、耗时高,使系统定位不够精确的问题,提出了一种基于点线特征融合的视觉惯性SLAM算法。首先通过短线剔除和近似线段合并策略改进LSD(line segment detection)提取质量,以提高线特征检测的速率和准确度;然... 详细信息

针对目前视觉SLAM方法鲁棒性差、耗时高,使系统定位不够精确的问题,提出了一种基于点线特征融合的视觉惯性SLAM算法。首先通过短线剔除和近似线段合并策略改进LSD(line segment detection)提取质量,以提高线特征检测的速率和准确度;然后在后端优化中有效融合了点、线和IMU数据,建立最小化目标函数进行优化,得到更精确的相机位姿;最后在EuRoC数据集和现实走廊场景进行了实验验证。实验表明,所提算法可以有效提升线特征提取的质量和速度,同时有效提高了SLAM系统的定位精度,获得更为丰富的点线结构地图。

关键词：同步定位与建图线特征提取几何约束后端优化

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基于视觉显著性的飞机蒙皮缺陷检测方法

激光杂志 2022年第3期43卷 61-64页

作者：张研田军委刘青贾昆刘雪松西安工业大学兵器科学与技术学院西安710021 西安理工大学自动化与信息工程学院西安710054 内蒙古北方重工业集团有限公司包头014033

飞机蒙皮缺陷是导致航空安全事故的重要因素之一。针对当前蒙皮缺陷依赖人工目视检测,存在效率低、实时性差、人工经验敏感等问题,提出一种基于局部对比度的显著性模型缺陷检测方法。算法采用自动γ校正算法对输入缺陷图像进行修正,增... 详细信息

飞机蒙皮缺陷是导致航空安全事故的重要因素之一。针对当前蒙皮缺陷依赖人工目视检测,存在效率低、实时性差、人工经验敏感等问题,提出一种基于局部对比度的显著性模型缺陷检测方法。算法采用自动γ校正算法对输入缺陷图像进行修正,增强缺陷与背景的动态范围;在基于局部对比度的显著性检测模型中融入HSI颜色空间中的I分量以提升缺陷的显著性检测效果,结合自适应阈值的Canny边缘检测算子检测出显著图的缺陷边缘。实验结果证明,提出的显著性算法与传统检测算法相比,能更为清晰地表现出缺陷特征,且对光源分布不均匀的缺陷图像的检测结果也有较好的鲁棒性,对In与Sc两种缺陷的检测成功率分别为80.7%和92.3%,高于传统算法,为飞机蒙皮智能缺陷检测提供了良好的依据。

关键词：显著性检测自动γ校正局部对比度 Canny算子

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山地低空气流对火炮外弹道产生偏差分析

火力与指挥控制 2023年第8期48卷 53-59页

作者：王晋田军委刘雪松张震雷晓明西安工业大学兵器科学与技术学院西安710021 西安工业大学机电工程学院西安710021 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014030

山地低空气流特性较为复杂,会使火炮射程、射高、俯仰角等产生一定的偏差,对火炮射击精度影响较大。以某型155 mm火炮杀爆弹为研究对象,基于位势流动理论分析不同山体气流特性,并建立外弹道六自由度运动方程,分析在不同山体地形所对应... 详细信息

山地低空气流特性较为复杂,会使火炮射程、射高、俯仰角等产生一定的偏差,对火炮射击精度影响较大。以某型155 mm火炮杀爆弹为研究对象,基于位势流动理论分析不同山体气流特性,并建立外弹道六自由度运动方程,分析在不同山体地形所对应的不同特性气流对外弹道横偏、射程、射高、俯仰角等产生的影响。结果表明:初始水平气流对外弹道产生横偏的影响较大;在背风坡发射弹丸的射程比迎风坡射击距离小;随着射角的增加,弹道高、俯仰角增加量逐渐减小并趋于稳定。

关键词：山地低空气流位势流动理论六自由度弹道方程偏差

基于改进Yolov5模型的实时人脸检测算法

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激光与红外 2023年第4期53卷 633-640页

作者：王鑫刚田军委刘雪松赵鹏王守民西安工业大学机电工程学院陕西西安710021 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014030

针对疫情背景下,在一些人流密集场所进行体温筛查或身份识别,当待检测对象快速通过时,人脸检测实时性不高的问题,提出了一种改进Yolov5模型的实时人脸检测算法。该算法首先对骨干网络层进行轻量化改进并引入注意力机制减少冗余信息;其... 详细信息

针对疫情背景下,在一些人流密集场所进行体温筛查或身份识别,当待检测对象快速通过时,人脸检测实时性不高的问题,提出了一种改进Yolov5模型的实时人脸检测算法。该算法首先对骨干网络层进行轻量化改进并引入注意力机制减少冗余信息;其次修改了检测层网络结构,增加了对小目标人脸及倾斜人脸检测的适应性;随之使用Focal EIOU损失函数代替Yolov5原始损失函数中的GIOU损失函数来计算定位损失,有效解决了预测框在目标框内部或预测框与目标框大小一致时无法精确定位的问题。实验结果表明:提出的实时人脸检测算法检测精度达到97.2%,检测速度达到66.7 f/s,相较于原始Yolov5算法,检测精度提升了19.7%,检测速度提升了24 f/s,满足实时人脸检测要求,同时对于黑暗环境及不同表情姿态人脸检测也有较好的适应性。

关键词：实时人脸检测 Yolov5 最优权重注意力机制损失函数

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基于组合赋权法的绝缘机器人健康状态评估

科学技术创新 2022年第33期 184-187页

作者：赵梓芬田军委西安工业大学机电工程学院陕西西安710021

绝缘机器人作为高空高压作业机器人,掌握其健康状态至关重要,可以及时减少不必要的损失,及时消除安全隐患。针对绝缘机器人的健康状态,采用改进的层次分析法和熵权法的组合赋权法对其关键指标进行赋权,再通过灰色聚类法实现其子系统及... 详细信息

绝缘机器人作为高空高压作业机器人,掌握其健康状态至关重要,可以及时减少不必要的损失,及时消除安全隐患。针对绝缘机器人的健康状态,采用改进的层次分析法和熵权法的组合赋权法对其关键指标进行赋权,再通过灰色聚类法实现其子系统及机器人整体的健康状态评估。结果表明,该种赋权方法对绝缘机器人运行健康状态的评估准确率达到88.67%,高于单一赋权的健康状态评估方法。

关键词：绝缘机器人改进的层次分析法熵权法健康状态评估