多尺度特征融合的铁轨异物入侵检测研究

王楠; 侯涛; 牛宏侠

西安交通大学学报 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (9) : 139 -153.

多尺度特征融合的铁轨异物入侵检测研究

王楠, 侯涛, 牛宏侠

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摘要

针对铁路轨道异物检测中不同尺度异物目标的检测易受复杂环境的影响，导致出现检测精度低及检测速度慢等问题，提出一种多尺度特征融合的铁轨异物检测(RMF-YOLO)算法。首先，设计并引入改进的卷积注意力模块(ICBAM),结合YOLOv7特征提取网络，以增强复杂场景下的特征提取能力。其次，在所有高效层聚合网络模块中采用GhostConv替代普通卷积层，以降低计算复杂度，提高特征输出效率；设计一种改进的加权双向特征金字塔网络N-BiFPN结构，加强多尺度特征融合能力，平衡不同层级特征信息，提高多尺度检测能力。最后，为进一步提升检测精度，采用WIoU损失函数结合动态非单调聚集机制，有效应对低质量锚框产生的梯度，提高模型对不同尺度异物检测的整体性能。实验结果表明：在自制的铁轨异物数据集上，RMF-YOLO算法减少了原网络模型的参数量，有效提升了模型的检测精度与检测速度，改善了漏检与误检问题，平均精度提升了5.5%,检测速度提升了5.88%,计算量减少了12.25%,能满足铁轨入侵异物检测中对检测精度和实时性的需求。