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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
基于Faster-YOLOv7的带式输送机异物实时检测
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  • 作者

    唐俊李敬兆石晴杨萍王瑞

  • 单位

    安徽理工大学电气与信息工程学院淮北合众机械设备有限公司安徽理工大学人工智能学院

  • 摘要

    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。

  • 关键词

    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

  • 文章目录

    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

  • 引用格式
    唐俊,李敬兆,石晴等.基于Faster-YOLOv7的带式输送机异物实时检测[J/OL].工矿自动化:1-7[2023-11-03].DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2023020037.
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