基于通道剪枝的轻量化空气质量检测方法

1

作者 崔雅博 窦小楠 +1 位作者 王昆 刘丽娜 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第4期90-94,121,共6页

针对传统空气质量检测系统结构复杂、部署困难以及成本较高的问题,利用图卷积网络对大气图像特征进行分析,提出了一种基于通道剪枝的轻量化空气质量检测算法。首先以ResNet50为基础网络训练一个PM 2.5指数检测网络,实现了空气质量初步... 针对传统空气质量检测系统结构复杂、部署困难以及成本较高的问题,利用图卷积网络对大气图像特征进行分析,提出了一种基于通道剪枝的轻量化空气质量检测算法。首先以ResNet50为基础网络训练一个PM 2.5指数检测网络,实现了空气质量初步的自动化检测。然后对网络模型中的所有卷积核通道和相关的参数传递进行图节点核权重边建模,以图表示形式输入GCN,并输出针对每个卷积核节点的剪枝重要性判别预测。最后根据GCN结果进行通道剪枝,使用原始数据集对剪枝后模型的参数进行微调,在保持网络检测精准度的情况下,实现网络模型的轻量化。通过对比实验和消融实验验证了提出的检测方法具有较高的检测精度,平均检测误差仅有5.31%,RMSE提升了0.52,R-square仅降低了0.018,解决了网络模型的参数量和计算量过大的问题,网络参数量从4.12×10^(7)降低至2.01×10^(7),FPS从16.78帧/s提升至30.9帧/s,为在便携式终端上实现空气质量检测任务提供了有力的技术支持。 展开更多

关键词 空气质量检测 大气图像 通道剪枝 卷积核通道 图卷积网络 网络轻量化

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基于改进YOLOX-tiny算法的交警手势识别

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作者 方吴逸 陈章进 唐英杰 《电子测量技术》 北大核心 2024年第8期100-109,共10页

为了在城市中实现无人驾驶,需要能够高效检测交警的现场指挥手势。针对现有手势识别算法识别精度低、检测速度慢、难以应对复杂道路环境等问题,提出一种改进的YOLOX-tiny交警手势识别算法。首先,使用改进后的GhostNet网络替换原主干网络... 为了在城市中实现无人驾驶,需要能够高效检测交警的现场指挥手势。针对现有手势识别算法识别精度低、检测速度慢、难以应对复杂道路环境等问题,提出一种改进的YOLOX-tiny交警手势识别算法。首先,使用改进后的GhostNet网络替换原主干网络,并且插入坐标注意力机制,全面提取输入图像特征,提高了网络的检测精度,同时提升了对中小型目标的检测效果;其次,改进解耦头部分,设计了SCDE Head结构,在减少计算量的同时过滤冗余信息,使得解耦头更有效率,并且解耦头融合了多尺度的特征,提升了目标检测准确率;最后,将SIoU应用到定位损失中,加快网络收敛的速度,提升回归精度。在自制的交警指挥手势数据集上进行测试,实验结果表明,与YOLOX-tiny模型对比,改进后算法参数量减少了27.97%,模型计算量减少了33.31%,且平均检测精度提高了2.31%,检测速度提升了45%,更适合汽车无人驾驶以及硬件部署方面的实际需求。 展开更多

关键词 交警手势识别 YOLOX-tiny 网络轻量化 GhostNet 注意力机制

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基于优化ResNet的输电线路航拍图像分类方法 被引量：4

3

作者 李弘宸 杨忠 +3 位作者 姜遇红 韩家明 赖尚祥 张秋雁 《应用科技》 CAS 2021年第2期64-68,共5页

图像分类算法常被搭载在无人机系统中,以剔除无人机巡线过程中采集到的大量无用数据。针对这一问题,本文在分析了无用图像及有用图像特征的基础上,提出了一种基于卷积神经网络的输电线路智能图像筛选方法。收集无人机巡检捕捉到的航拍图... 图像分类算法常被搭载在无人机系统中,以剔除无人机巡线过程中采集到的大量无用数据。针对这一问题,本文在分析了无用图像及有用图像特征的基础上,提出了一种基于卷积神经网络的输电线路智能图像筛选方法。收集无人机巡检捕捉到的航拍图像,并以此为基础建立了一个输电线路航拍数据集,基于ResNet优化并利用航拍图像数据集训练该网络,经过多次迭代训练保留最优权重,通过加载最优权重的神经网络对测试样本进行分类,精确度达到99.00%。 展开更多

关键词 无人机巡线 输电线路 深度学习 图像分类 卷积神经网络 ResNet 分组卷积 网络轻量化

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高效移动端煤矸识别方法

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作者 张勇 郭永存 +2 位作者 陈伟 王爽 程刚 《中国粉体技术》 CAS CSCD 2023年第1期61-70,共10页

针对传统轻量型卷积神经网络模型复杂度高,移动端识别速度慢,小样本数据集上训练、识别效果差的等问题,提出一种高效的改进后的移动端煤矸识别方法;分析卷积神经网络模型轻量化的方法,并从注意力机制、激活函数和分类头3个方面对MobileN... 针对传统轻量型卷积神经网络模型复杂度高,移动端识别速度慢,小样本数据集上训练、识别效果差的等问题,提出一种高效的改进后的移动端煤矸识别方法;分析卷积神经网络模型轻量化的方法,并从注意力机制、激活函数和分类头3个方面对MobileNetv3网络进行改进,通过模型量化压缩网络在移动端部署模型,分析改进网络量化前、后的空间存储容量,浮点运算次数,推理时间和识别准确率;在移动端煤矸识别实验装置中训练、部署和测试模型的识别效果。结果表明:改进后网络经过20次的训练后模型即收敛,收敛速度较快,训练和验证准确率均大于99%;改进后模型经量化压缩后模型存储容量较小,仅为原网络的24.64%,模型复杂度大幅度下降;移动端推理时间仅为77 ms,识别准确率达到99.7%;利用实验装置实时采集的煤和矸石图像的识别效果较好,识别方法可靠。 展开更多

关键词 煤矸识别 网络轻量化 模型压缩 注意力机制 小样本数据集 移动端

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基于多分支上下文融合的空对地目标检测算法

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作者 何明 朱梓涵 +2 位作者 翟绪龙 翟政 郝程鹏 《现代防御技术》 北大核心 2023年第3期91-98,共8页

无人机的智能应用是当下研究的热点,为实现高效实时的无人机对地目标检测,提出了一种应用于边缘设备的轻量级空对地目标检测算法MBCF-YOLO。引入深度可分离卷积,优化原有的骨干网络。在颈部网络中添加嵌入循环注意力机制的小目标检测分... 无人机的智能应用是当下研究的热点,为实现高效实时的无人机对地目标检测,提出了一种应用于边缘设备的轻量级空对地目标检测算法MBCF-YOLO。引入深度可分离卷积,优化原有的骨干网络。在颈部网络中添加嵌入循环注意力机制的小目标检测分支,提高对小微目标的检测精度和特征融合的能力。将焦点损失函数与损失秩挖掘结合,改进原有的损失函数,以改善空对地数据集的数据失衡问题。对该算法模型进行了多组对照实验以及实机应用,结果表明,与当前其他算法相比,MBCF-YOLO算法在VisDrone2021数据集上的准确性和延迟之间实现了更好的平衡。 展开更多

关键词 空对地目标检测 网络轻量化 循环注意力机制 小目标检测 特征融合

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基于嵌入式平台的航拍目标智能识别 被引量：2

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作者 田祥瑞 贾茚钧 +2 位作者 罗欣 尹婕 徐鹏 《计算机测量与控制》 2022年第11期153-160,共8页

基于多旋翼无人机实现目标识别具有成本低、灵活性高的优点,能够对近地低空目标进行高强度监测,在国防军事领域和民用领域具有巨大的应用前景;但无人机机载计算机常使用功耗小、重量轻、可靠性高的嵌入式设备,该类设备算力有限,难以实... 基于多旋翼无人机实现目标识别具有成本低、灵活性高的优点,能够对近地低空目标进行高强度监测,在国防军事领域和民用领域具有巨大的应用前景;但无人机机载计算机常使用功耗小、重量轻、可靠性高的嵌入式设备,该类设备算力有限,难以实时运行现有深度学习目标识别算法,因此研究深度学习航拍小目标识别技术在嵌入式设备中实时运行有重要意义;基于YOLOv4设计了适用于无人机俯视小目标的轻量化网络,并基于BN层γ系数对网络进行剪枝,采用了TensorRT对算法进行硬件加速;同时,制作了小型军用目标数据集,基于该数据集,在机载嵌入式运算平台上对原始YOLOv4算法和改进的算法分别进行了测试,改进算法与原YOLOv4相比,准确率提升了2.3%,速度提升了3.3倍。 展开更多

关键词 目标识别 YOLOv4 深度学习 无人机 网络轻量化

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空中加油场景下的目标联合检测跟踪算法 被引量：1

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作者 张怡 孙永荣 +2 位作者 赵科东 李华 曾庆化 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2022年第9期2893-2899,共7页

针对自主空中加油对接阶段的目标跟踪问题,提出一种空中加油场景下的目标联合检测跟踪算法。该算法采用检测跟踪一体化的CenterTrack网络实现对锥套的追踪,而针对计算量较大、训练耗时过长的问题,分别从模型设计与网络优化两方面改善该... 针对自主空中加油对接阶段的目标跟踪问题,提出一种空中加油场景下的目标联合检测跟踪算法。该算法采用检测跟踪一体化的CenterTrack网络实现对锥套的追踪,而针对计算量较大、训练耗时过长的问题,分别从模型设计与网络优化两方面改善该网络。首先,在跟踪器中引入膨胀卷积组,以在不改变感受野大小的前提下使得网络轻量化;同时,将输出部分的卷积层替换为深度可分离卷积层,从而减少网络的参数量与计算量;然后,对网络进行进一步的优化,即将随机梯度下降(SGD)法与Adam算法相结合,使网络更快收敛至稳定状态;最后,利用真实的空中加油场景视频与地面模拟视频制作相应格式的数据集,并将其用于实验验证。分别在自制的锥套数据集和MOT17公共数据集上进行了训练与测试,证实了提出算法的有效性。相较于原CenterTrack网络,改进的网络Tiny-CenterTrack减少了约48.6%的训练时长,并在实时性方面提升了8.8%。实验结果表明,改进后的网络在不损失网络性能的前提下可有效节省计算资源并在一定程度上提升实时性。 展开更多

关键词 空中加油 检测跟踪一体化 网络轻量化 膨胀卷积 深度可分离卷积 网络优化

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能耗优化的神经网络轻量化方法研究进展 被引量：3

8

作者 郭朝鹏 王馨昕 +1 位作者 仲昭晋 宋杰 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期85-102,共18页

近年来,神经网络在语音识别、计算机视觉、自然语言处理等领域都取得了良好的进展.大量的神经网络被部署于诸如手机、摄像头等依赖电池或太阳能供电的小型设备.但神经网络参数量大计算复杂,需占用大量计算资源并消耗电能,从而限制了其... 近年来,神经网络在语音识别、计算机视觉、自然语言处理等领域都取得了良好的进展.大量的神经网络被部署于诸如手机、摄像头等依赖电池或太阳能供电的小型设备.但神经网络参数量大计算复杂,需占用大量计算资源并消耗电能,从而限制了其在资源受限平台上的应用.学术界和工业界逐渐关注于神经网络的高能耗问题.神经网络轻量化方法可以有效地减少参数数量、降低参数精度或优化计算过程从而降低神经网络能耗.本文从能耗优化的角度梳理了神经网络能耗估算方法和神经网络轻量化方法的基本思路,综述了近年来该领域主要研究成果,并提出了能耗估算和能耗优化的神经网络轻量化方法存在的挑战及进一步研究的方向.其中神经网络能耗估算方法包括测量法、分析法和估算法.能耗优化的神经网络轻量化方法包括剪枝、量化、张量分解和知识蒸馏.对于进一步研究方向我们认为,首先需要建立可自适应网络类型的能耗模型;然后需要考虑平衡精度和能耗的轻量化方法.其次需要实现硬件平台可泛化的轻量化方法;最后开发搜索空间可约束的轻量化方法. 展开更多

关键词 神经网络 能耗估计 能耗优化 神经网络轻量化

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改进YOLOv5的绝缘子旋转目标检测 被引量：1

9

作者 张珂 余锟铻 石怀涛 《电子测量技术》 北大核心 2023年第15期52-58,共7页

为实现输电线路绝缘子的精确定位与快速识别,提出了一种基于YOLOv5的旋转目标检测算法。针对绝缘子自爆故障,提出了一种三标签的旋转矩形框标注方法,能够提升模型的检测效果和收敛速度;引入Hardswish激活函数加速计算,同时提高模型的数... 为实现输电线路绝缘子的精确定位与快速识别,提出了一种基于YOLOv5的旋转目标检测算法。针对绝缘子自爆故障,提出了一种三标签的旋转矩形框标注方法,能够提升模型的检测效果和收敛速度;引入Hardswish激活函数加速计算,同时提高模型的数值稳定性;用Ghost module代替Conv结构,以此来降低模型的参数量,提升模型的检测效率;将位置损失使用的CIOU Loss函数改进为EIOU Loss函数,添加一个角度损失函数SLL,用于矩形框角度的回归,使模型能更精准的定位绝缘子的位置,提高模型的检测效果。实验表明,改进的绝缘子故障检测算法相较于YOLOv5s模型的浮点计算量减小了48.7%,模型大小降低了44.5%,推理速度提升2.9%,模型的整体检测精度能达到97.7%,同时还能满足移动端部署的实时性要求。 展开更多

关键词 精准定位 快速检测 主干网络轻量化 损失函数 旋转目标检测

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起重吊装风险协同感知智能装备研发与应用 被引量：1

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作者 张淦 郭聖煜 +3 位作者 周晓洁 董依梦 吴迪 肖天龙 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期122-127,共6页

为解决起重吊装指挥-操作交互的高风险场景下,单一类型装备(如传感器、智能摄像头等)难以实时智能地识别吊装风险的问题,研发集成计算机视觉技术和传感器设备的起重吊装风险协同感知智能装备(简称智能装备)。首先分析起重吊装过程中指... 为解决起重吊装指挥-操作交互的高风险场景下,单一类型装备(如传感器、智能摄像头等)难以实时智能地识别吊装风险的问题,研发集成计算机视觉技术和传感器设备的起重吊装风险协同感知智能装备(简称智能装备)。首先分析起重吊装过程中指挥人员和起重机的运动特征;然后针对起重机驾驶员的误操作行为风险,结合人-机不同的运动特征和工作需求,提出智能装备的风险协同感知方案;最后在实验室模拟场景下检验智能装备的风险感知精度和延迟时间。结果表明:智能装备能够协同感知起重吊装指挥-操作交互过程中的安全风险,发现起重机驾驶员的误操作行为并实时报警。智能装备在该过程中的风险感知精度为95.17%,延迟时间约为0.25 s。 展开更多

关键词 起重吊装 风险感知 协同感知 智能装备 轻量级混合卷积神经网络(MCN-Lite) 指挥手势信号

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混合TCP:RFID阅读器网络中的TCP方案(英文)

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作者 吕佩卓 赖声礼 《科学技术与工程》 2007年第3期334-338,共5页

为提高RFID阅读器网络中移动阅读器数据传输的效率和节省其传输能量,提出了一个新的适合RFID阅读器网络的传输方案H-TCP。针对阅读器网络中的无线链路和有线链路,采用混合TCP链接传输。并针对RFID阅读器网络传输的数据以短数据包为主,以... 为提高RFID阅读器网络中移动阅读器数据传输的效率和节省其传输能量,提出了一个新的适合RFID阅读器网络的传输方案H-TCP。针对阅读器网络中的无线链路和有线链路,采用混合TCP链接传输。并针对RFID阅读器网络传输的数据以短数据包为主,以及CSMA/CA的单连接数据传输特性,在无线链路数据链路层采用ASR-ARQ,并在其传输层采用增强的慢启动策略,充分利用了无线链路的有限带宽,大大提高了TCP吞吐量和节省了移动阅读器的传输能量。 展开更多

关键词 射频识别 传输控制协议 RFID阅读器网络 轻型RFID阅读器协议

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