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专利号: 2023106126977
申请人: 南昌工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进YOLOv5的GIS红外特征识别系统,其特征在于,包括GIS红外图像采集模块和GIS红外特征识别模块,GIS红外图像采集模块采集GIS设备部件红外图像,GIS红外特征识别模块内置基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型,基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型用于GIS设备部件识别;所述基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型包括主干网络、颈部网络、头部网络三部分;主干网络依次由调焦模块、第一CBL模块、CSP模块、第二CBL模块、第一融合CA注意力机制的CSP模块、第三CBL模块、第二融合CA注意力机制的CSP模块、第四CBL模块、SPP模块,各模块之间依次为输入输出的关系;颈部网络包括四个GSCBL模块和五个GSCSP模块,主干网络中SPP模块输出的特征依次经第一GSCSP模块、第一GSCBL模块处理;第一GSCBL模块输出的特征经上采样后与第二融合CA注意力机制的CSP模块输出的特征进行特征融合,然后依次经第二GSCSP模块、第二GSCBL模块处理,第二GSCBL模块输出的特征经上采样后与第一融合CA注意力机制的CSP模块输出的特征进行特征融合,然后经第三GSCSP模块处理,得到第一融合特征图;第一融合特征图经第三GSCBL模块处理后与第二GSCBL模块输出的特征进行特征融合,然后经第四GSCSP模块处理,得到第二融合特征图;第二融合特征图经第四GSCBL模块处理后与第一GSCBL模块输出的特征进行特征融合,然后经第五GSCSP模块处理,得到第三融合特征图;头部网络包括三个解耦头,第一融合特征图、第二融合特征图、第三融合特征图分别输入各自对应的解耦头处理,得到九幅特征图输出;CBL模块依次由卷积层、批归一化层和Leaky Relu激活函数组成;GSCBL模块依次由GS卷积层、批归一化层和Leaky Relu激活函数组成;融合CA注意力机制的CSP模块的输入分为两条输入分支,一条输入分支包括CBL模块、若干个残差部件、CA注意力模块、卷积层;另一条输入分支为卷积层;然后两条输入分支得到的特征融合后,再经过CA注意力模块、批归一化层、Leaky Relu激活函数、CBL模块然后得到输出结果;GSCSP模块包括两条输入分支,其中一条输入分支为GS卷积层,另一条输入分支依次包括GSCBL模块、偶数个GSCBL模块、GS卷积层;两个输入分支的特征融合后经批归一化层、Leaky Relu激活函数、GSCBL模块处理后输出。

2.根据权利要求1所述的基于改进YOLOv5的GIS红外特征识别系统,其特征在于,每个解耦头均包括三层,第一层为一个CBL模块,第二层为两个CBL模块,第三层为三个卷积层,第一层主要用于降低通道维数;第一层的输出分别进入第二层的两个CBL模块,第二层中的一个CBL模块的输出进入第三层的一个卷积层中;第二层中的另一个CBL模块的输出进入第三层的另外两个卷积层中。

3.根据权利要求1所述的基于改进YOLOv5的GIS红外特征识别系统,其特征在于,CSP模块包括两条输入分支,其中一条输入分支为卷积层,另一条输入分支依次包括CBL模块、若干个残差部件、卷积层;两个输入分支的特征融合后经批归一化层、Leaky Relu激活函数、CBL模块处理后输出。

4.一种基于改进YOLOv5的GIS红外特征识别方法,其特征在于,通过GIS设备部件红外图像数据集训练基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型,用训练好的基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型进行GIS红外目标检测;所述基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型包括主干网络、颈部网络、头部网络三部分;主干网络依次由调焦模块、第一CBL模块、CSP模块、第二CBL模块、第一融合CA注意力机制的CSP模块、第三CBL模块、第二融合CA注意力机制的CSP模块、第四CBL模块、SPP模块,各模块之间依次为输入输出的关系;颈部网络包括四个GSCBL模块和五个GSCSP模块,主干网络中SPP模块输出的特征依次经第一GSCSP模块、第一GSCBL模块处理;第一GSCBL模块输出的特征经上采样后与第二融合CA注意力机制的CSP模块输出的特征进行特征融合,然后依次经第二GSCSP模块、第二GSCBL模块处理,第二GSCBL模块输出的特征经上采样后与第一融合CA注意力机制的CSP模块输出的特征进行特征融合,然后经第三GSCSP模块处理,得到第一融合特征图;第一融合特征图经第三GSCBL模块处理后与第二GSCBL模块输出的特征进行特征融合,然后经第四GSCSP模块处理,得到第二融合特征图;第二融合特征图经第四GSCBL模块处理后与第一GSCBL模块输出的特征进行特征融合,然后经第五GSCSP模块处理,得到第三融合特征图;头部网络包括三个解耦头,第一融合特征图、第二融合特征图、第三融合特征图分别输入各自对应的解耦头处理,得到九幅特征图输出;CBL模块依次由卷积层、批归一化层和Leaky Relu激活函数组成;GSCBL模块依次由GS卷积层、批归一化层和Leaky Relu激活函数组成;融合CA注意力机制的CSP模块的输入分为两条输入分支,一条输入分支包括CBL模块、若干个残差部件、CA注意力模块、卷积层;另一条输入分支为卷积层;然后两条输入分支得到的特征融合后,再经过CA注意力模块、批归一化层、Leaky Relu激活函数、CBL模块然后得到输出结果;

GSCSP模块包括两条输入分支,其中一条输入分支为GS卷积层,另一条输入分支依次包括GSCBL模块、偶数个GSCBL模块、GS卷积层;两个输入分支的特征融合后经批归一化层、Leaky Relu激活函数、GSCBL模块处理后输出。

5.根据权利要求4所述的基于改进YOLOv5的GIS红外特征识别方法,其特征在于,GIS设备部件红外图像数据集的构建方式为:获取GIS设备部件红外图像,并利用标注工具Labelimg完成标记并进行数据增强,得到GIS设备部件红外图像数据集,将GIS设备部件红外图像数据集划分为训练集和测试集;训练集用于训练基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型,测试集用于评估基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型的性能。

6.根据权利要求5所述的基于改进YOLOv5的GIS红外特征识别方法,其特征在于,训练时,训练集输入基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型的主干网络中,提取训练集的特征;所提取的特征,在颈部网络中得到训练集的特征图;在头部网络中进行预测,通过计算损失函数来确定模型参数的更新方向;用基于改进YOLOv5的GIS红外目标检测网络模型检测测试集,并用平均精度指标和每秒帧率指标评估,不符合评估要求时,更新模型参数继续训练;当符合评估要求时,保留模型参数用于GIS红外目标检测。