基于改进YOLOv5s的铁轨表面裂纹检测算法

摘要

铁轨轨枕表面出现的裂纹可能对轨道交通造成安全隐患。针对铁轨裂纹检测的方法存在通用性差、精度低、召回率低的问题,提出一种基于改进YOLOv5s的铁轨裂纹检测算法YOLOv5s-CBE。首先将CA注意力模块分别加入主干C3模块以及C3与SPPF之间,从通道和空间两个维度捕获通道关系和位置信息,提高YOLOv5s主干网络特征提取能力。其次,在YOLOv5s的Neck部分,使用BiFPN融合不同尺度信息,获取拥有丰富语义信息的输出特征图;同时,加权双向特征融合金字塔结构通过引入权重调整不同尺度输入特征图对输出的贡献,优化特征融合效果,减少了卷积过程中特征信息的丢失,提高了检测精度。最后,将原YOLOv5s中损失函数CIoU改为EIoU。EIoU不仅考虑了中心点距离和纵横比,而且还考虑了预测框与真实框宽度和高度的真实差异,提高了锚框的预测精度。相较于原始网络YOLOv5s,YOLOv5s-CBE铁轨裂纹检测网络在自制铁轨裂纹数据集上,模型大小相较于基础网络YOLOv5s降低了1.0 MB,精度mAP提高了3.7%,召回率由73.5%提升到76.2%,不同尺寸裂纹的漏检现象减少,具有一定的优越性和实用价值。