基于深度学习的目标检测算法在异物检测中具有较好的识别效果,但模型内存需求大,检测速度慢;轻量化深度学习网络能够大幅减少模型内存需求,提升检测速度,但在井下弱光环境中检测精度低。针对上述问题,提出了一种基于Faster-YOLOv7的带式输送机异物实时检测算法。通过限制对比度自适应直方图均衡化算法(CLAHE)进行图像增强,提高弱光环境中异物对比度;基于Mobilenetv3对YOLOv7主干网络进行轻量化设计,减少YOLOv7模型的计算量、参数量;添加有效通道注意力机制,缓解因特征通道数减少而导致的高层特征信息丢失问题;采用Alpha-IoU作为损失函数提高异物检测精度。实验结果表明:① Faster-YOLOv7的初始损失为0.143,最终稳定在0.039左右;② Faster-YOLOv7的检测速度可达到42帧/s,较YOLOv5、YOLOv7分别提升了17,20帧/s;Faster-YOLOv7内存为14 Mbit,较YOLOv5、YOLOv7分别降低了29,57 Mbit;检测准确率达91.3%,较YOLOv5提升了8.8%;③ 将SSD、YOLOv5、轻量化YOLOv7、Faster-YOLOv7目标检测算法应用到煤矿井下带式输送机运煤图像及视频中,发现SSD在视频检测时发生了漏检现象,YOLO系列模型均有效地识别出待测异物,而Faster-YOLOv7识别结果的置信度更高。
带式输送机异物检测图像增强Faster-YOLOv7注意力机制Alpha-IoU损失函数限制对比度自适应直方图均衡化算法
0 引言
1 异物检测流程
2 图像增强
3 改进YOLOv7模型
3.1主干特征提取网络轻量化
3.2 ECA有效通道注意力机制
3.3 Alpha-IoU损失函数
4 实验结果与分析
4.1 数据集
4.2 实验结果分析
5 结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会