水下目标检测在海洋资源开发与生态环境监测中至关重要,但水下图像的低对比度、色彩失真及复杂背景干扰为精准检测带来巨大挑战。为克服传统方法在特征提取与小目标识别上的局限,本文提出一种深度融合Swin Transformer与YOLO11架构的新...水下目标检测在海洋资源开发与生态环境监测中至关重要,但水下图像的低对比度、色彩失真及复杂背景干扰为精准检测带来巨大挑战。为克服传统方法在特征提取与小目标识别上的局限,本文提出一种深度融合Swin Transformer与YOLO11架构的新型检测模型(A Novel Detection Model with Deep Integration of Swin Transformer and YOLO11 Architectures, YOLO11-Swin)。该模型以Swin Transformer作为主干特征提取网络,利用其分层设计与滑动窗口自注意力机制,有效捕获图像的全局上下文依赖关系,增强对模糊、遮挡目标的表征能力。在特征融合阶段,本文设计了一种跨层特征聚合机制(Cross-layer Feature Aggregation, CFA),通过全局池化与自适应权重计算,引导不同尺度特征图进行高效信息交互,以解决特征金字塔中的语义间隙与尺度不匹配问题。此外,在各级特征图输出端嵌入卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module, CBAM),通过串行的通道与空间注意力子模块,自适应地优化特征响应,突出目标区域并抑制背景噪声。针对水下数据集正负样本不均衡的问题,模型采用Focal Loss作为分类损失函数,以聚焦困难样本的训练,提升模型收敛速度与稳健性。在URPC数据集上的实验结果表明,YOLO11-Swin的mAP@50达到75.54%,相比基线YOLO11模型显著提升9.42%。特别地,对小目标(如扇贝)的检测平均精度(AP)提升10.16%,召回率(Recall)提高4.55%,充分验证了所提模型在复杂水下环境下的有效性与先进性。展开更多
[目的/意义]针对自然环境干扰下检测模型对辣椒叶片病虫害的特征提取不充分、容易忽视目标物体的边缘信息,以及小块病斑与虫害病灶易漏检等问题,本研究提出一种轻量化辣椒叶片病害检测算法,即YOLOMDFR(You Only Look Once Version 12-MD...[目的/意义]针对自然环境干扰下检测模型对辣椒叶片病虫害的特征提取不充分、容易忽视目标物体的边缘信息,以及小块病斑与虫害病灶易漏检等问题,本研究提出一种轻量化辣椒叶片病害检测算法,即YOLOMDFR(You Only Look Once Version 12-MDFR)。[方法]基于YOLOv12s模型做出改进。首先用两个堆叠的3×3的深度可分离卷积代替一个5×5的深度可分离卷积以改进MobileNetV4,并将其代替YOLOv12s的原始骨干网络实现骨干网络轻量化。其次为提高小目标物体的特征提取能力,提出了多维频域互补自注意力机制模块(Dimensional Frequency Reciprocal Attention Mixing Transformer,D-F-Ramit)。最后利用D-F-Ramit与RAGConv(Residual Aggrega⁃tion Gate-Controlled Convolution)重新设计颈部网络,增强模型的特征融合能力和信息传递能力。基于以上改进提出YOLO-MDFR目标检测算法。[结果和讨论]实验结果表明,本研究提出的YOLO-MDFR模型在实验数据集上的平均识别精确度达到95.6%,与YOLOv12s模型相比,平均识别精度提高了2.0%,同时参数量下降了61.5%,计算量下降了68.5%,帧率达到43.4帧/s。[结论]本研究通过系统性的架构优化,在保持模型轻量化的同时显著提升了检测性能,实现了计算效率与检测精度的最佳平衡。展开更多
文摘水下目标检测在海洋资源开发与生态环境监测中至关重要,但水下图像的低对比度、色彩失真及复杂背景干扰为精准检测带来巨大挑战。为克服传统方法在特征提取与小目标识别上的局限,本文提出一种深度融合Swin Transformer与YOLO11架构的新型检测模型(A Novel Detection Model with Deep Integration of Swin Transformer and YOLO11 Architectures, YOLO11-Swin)。该模型以Swin Transformer作为主干特征提取网络,利用其分层设计与滑动窗口自注意力机制,有效捕获图像的全局上下文依赖关系,增强对模糊、遮挡目标的表征能力。在特征融合阶段,本文设计了一种跨层特征聚合机制(Cross-layer Feature Aggregation, CFA),通过全局池化与自适应权重计算,引导不同尺度特征图进行高效信息交互,以解决特征金字塔中的语义间隙与尺度不匹配问题。此外,在各级特征图输出端嵌入卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module, CBAM),通过串行的通道与空间注意力子模块,自适应地优化特征响应,突出目标区域并抑制背景噪声。针对水下数据集正负样本不均衡的问题,模型采用Focal Loss作为分类损失函数,以聚焦困难样本的训练,提升模型收敛速度与稳健性。在URPC数据集上的实验结果表明,YOLO11-Swin的mAP@50达到75.54%,相比基线YOLO11模型显著提升9.42%。特别地,对小目标(如扇贝)的检测平均精度(AP)提升10.16%,召回率(Recall)提高4.55%,充分验证了所提模型在复杂水下环境下的有效性与先进性。
文摘[目的/意义]针对自然环境干扰下检测模型对辣椒叶片病虫害的特征提取不充分、容易忽视目标物体的边缘信息,以及小块病斑与虫害病灶易漏检等问题,本研究提出一种轻量化辣椒叶片病害检测算法,即YOLOMDFR(You Only Look Once Version 12-MDFR)。[方法]基于YOLOv12s模型做出改进。首先用两个堆叠的3×3的深度可分离卷积代替一个5×5的深度可分离卷积以改进MobileNetV4,并将其代替YOLOv12s的原始骨干网络实现骨干网络轻量化。其次为提高小目标物体的特征提取能力,提出了多维频域互补自注意力机制模块(Dimensional Frequency Reciprocal Attention Mixing Transformer,D-F-Ramit)。最后利用D-F-Ramit与RAGConv(Residual Aggrega⁃tion Gate-Controlled Convolution)重新设计颈部网络,增强模型的特征融合能力和信息传递能力。基于以上改进提出YOLO-MDFR目标检测算法。[结果和讨论]实验结果表明,本研究提出的YOLO-MDFR模型在实验数据集上的平均识别精确度达到95.6%,与YOLOv12s模型相比,平均识别精度提高了2.0%,同时参数量下降了61.5%,计算量下降了68.5%,帧率达到43.4帧/s。[结论]本研究通过系统性的架构优化,在保持模型轻量化的同时显著提升了检测性能,实现了计算效率与检测精度的最佳平衡。
