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基于轻量化的输送带块煤实时监测方法
煤炭科学技术
网络首发时间:2024-01-15 12:57:51
53
作者
吴利刚
陈乐
吕媛媛
张喆
单位
山西大同大学机电工程学院
山西大同大学煤炭工程学院
摘要
煤炭是重要的国家能源,在煤炭的生产、转运的过程中主要依靠输送带传送。然而借助输送带转运时,大块煤炭影响输送带的安全运行。针对煤炭运输过程中的块煤监测问题,提出一种基于轻量化神经网络的输送带块煤实时监测方法AMGC YOLOv5(AHE Mosaic Ghost CBAM YOLOv5)。首先,利用AHE(Adaptive Histogram Equalization)自适应直方图均衡化进行图像数据预处理,降低煤尘、粉尘以煤矿井下光线对目标监测的影响,提高数据集的清晰度和对比度,同时结合Mosaic多数据增强提高数据集的丰富度。其次,引入Ghost Net轻量化神经网络,充分利用特征提取与特征图冗余特性之间的关系,将传统卷积操作与轻量化线性操作相结合,在保证检测精度的同时,极大程度减少模型的参数量和浮点计算量。最后,结合CBAM(Convolutional Block Attention Module)注意力机制依次完成通道特征提取和空间特征提取,改善特征提取的倾向性,提高模型的表征能力,降低背景图像的干扰。实验结果表明:改进以后的AMGC YOLOv5算法在模型轻量化方面,网络层数减少145层,模型体积压缩58.8M。参数量和浮点计算量分别减少约63.60%和68.86%。训练时长减少约0.76小时,GPU使用率减少约21.78%。此外,在模型性能方面,精确度提升约0.91%,实时监测效率从68.34FPS提高至94.34FPS,提高约38.05%。由此可见,AMGC YOLOv5不仅实现轻量化,而且能够有效提升模型的各项检测性能。
关键词
深度学习
神经网络
轻量化模型
注意力机制
块煤实时监测
文章目录
0 引 言
1 AMGC YOLOv5检测方法
1.1 数据预处理
1.2 Ghost轻量化网络
1.3 CBAM注意力机制
2 实验结果与分析
2.1 消融实验
2.2 对比实验
2.3 模型轻量化分析
2.4 模型精确度分析
2.5 模型实时性能分析
2.6 可视化监测结果
3 结论
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