基于YOLO的轴承沟道缺陷检测方法研究

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rechardfeng
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轴承零部件在加工过程中因设备精度偏差和环境杂质所产生的表面缺陷通常呈现与背景纹理相似的特点,且目标缺陷尺寸大小、密集程度不一,使得工业金属等表面缺陷识别变得困难。针对于此,本文使用以下两种思路对模型进行改进:第一,对YOLOv3骨架网络基本组成单元的残差模块进行改进,构建嵌入SA注意力的残差模块,提出嵌入注意力机制的YOLOv3-SA模型,对模型的特征提取能力进行一定程度上的校正和增益,提高网络对目标的特征表达能力。在轴承生产企业提供的轴承沟道表面缺陷数据集上,YOLOv3-SA的m AP提高约7%,达95.4%;在NEU公开钢板表面缺陷数据集上,YOLOv3-SA的m AP提高约5%,达95.3%。第二,为提升模型多尺度特征表达能力以改善识别精度,借鉴Inception设计思想,提出YOLOv3I模型,使用多尺度卷积并行结构提取融合多尺度信息,提升网络特征融合能力,使用空间可分离卷积同时增加模型的宽度和深度,并通过1×1卷积节省参数,减少模型计算量,使用高效下采样方式同时进行特征升维和池化操作,降低特征信息损失的同时节省特征升维带来的计算量。相比YOLOv3,在轴承沟道数据集上YOLOv3I的m AP指标提高约3%,达到94.1%,在NEU数据集上大多数类别检测精度有提升,m AP指标提高5%,达到84.7%,同时模型参数量减少约24%,计算量减少8.7E+09FLOPs。注意力机制旨在从众多稀疏特征中寻找并强化相关特征,从另一个角度来说,其他相对无关的特征被弱化。Inception思想是提取数据样本多尺度特征,提取和学习尽可能多地稀疏特征,更全面地学习目标特征。因此注意力和Inception是两个不同方向的改进思路。
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