《電子技術(shù)應(yīng)用》
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面向密集行人場景的YOLOv8n改進算法
電子技術(shù)應(yīng)用
王麗黎1,2,樊盼盼1,張詩雨1
1.西安理工大學(xué) 自動化與信息工程學(xué)院;2.無線光通信與網(wǎng)絡(luò)研究重點實驗室
摘要: 為了解決傳統(tǒng)算法在密集行人場景中識別精度不足和檢測不準(zhǔn)確的問題,提出一種基于YOLOv8n的改進型密集行人檢測模型。首先,引入SPPELAN模塊替換骨干網(wǎng)絡(luò)中的SPPF模塊,以提升模型對多尺度目標(biāo)的特征感知能力。其次,設(shè)計一種殘差注意力機制,提高模型對細(xì)微特征的提取能力,進而提高檢測精度。最后通過添加DySample算子、改進的小目標(biāo)檢測層提高模型對小尺度目標(biāo)的定位識別能力。實驗結(jié)果顯示,改進的模型相較于YOLOv8n在CrowdHuman數(shù)據(jù)集上的召回率、mAP50和mAP50-95分別提升了2.5%、2.9%和2.4%,并且該模型在WiderPerson和CityPersons數(shù)據(jù)集上表現(xiàn)優(yōu)異。實驗結(jié)果表明,該算法能更好適用于密集行人檢測任務(wù)。
中圖分類號:TP391.41 文獻標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245589
中文引用格式: 王麗黎,樊盼盼,張詩雨. 面向密集行人場景的YOLOv8n改進算法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2025,51(2):15-20.
英文引用格式: Wang Lili,F(xiàn)an Panpan,Zhang Shiyu. An improved YOLOv8n algorithm for dense pedestrian scenarios[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(2):15-20.
An improved YOLOv8n algorithm for dense pedestrian scenarios
Wang Lili1,2,F(xiàn)an Panpan1,Zhang Shiyu1
1.School of Automation and Information Engineering, Xi’an University of Technology; 2.Key Laboratory of Wireless Optical Communication and Network Research
Abstract: To address the issues of insufficient recognition accuracy and inaccurate detection of traditional algorithms in dense pedestrian scenarios, an improved dense pedestrian detection model based on YOLOv8n is proposed. Firstly, by introducing the SPPELAN module to replace the SPPF module in the backbone network, the model’s ability to perceive features of multi-scale targets is enhanced. Secondly, a residual attention mechanism is devised to improve the model’s ability to capture subtle features, thereby enhancing detection accuracy. Finally, by adding DySample operator and improving the small object detection layer, the model’s ability to locate and recognize small-scale objects is enhanced. Experimental results show that the improved model, compared to YOLOv8n, increases recall rate, mAP50, and mAP50-95 by 2.5%, 2.9%, and 2.4%, respectively, on the CrowdHuman dataset, and performs excellently on the WiderPerson and CityPersons datasets. The results of the experiments show that this algorithm is more effective for dense pedestrian detection tasks.
Key words : YOLOv8n;dense pedestrian detection;SPPELAN module;residual attention mechanism;DySample;small object detection layer

引言

近年來隨著自動駕駛、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高速發(fā)展,現(xiàn)實需求對行人檢測要求越來越高。傳統(tǒng)的行人檢測算法根據(jù)檢測方法的不同,分為雙階段檢測算法和單階段檢測算法。常見的雙階段目標(biāo)檢測算法主要包含目標(biāo)定位和目標(biāo)分類兩個步驟。首先,提取出圖像中所有可能包含目標(biāo)的區(qū)域,即目標(biāo)定位。然后對所提取的每個區(qū)域進行分類,確定含有的目標(biāo)類型。常見算法包括Faster R-CNN[1]、RetinaNet[2]等。單階段檢測算法是直接將從圖像中提取的特征進行位置預(yù)測和種類識別,常見的單階段檢測算法包括YOLO等。

傳統(tǒng)的目標(biāo)檢測算法在大多數(shù)現(xiàn)實場景中都取得了不錯的效果,但是在一些密集場景中,如大型商場、景區(qū)、人流量大的客運站等,算法對行人目標(biāo)的檢測性能仍需要提升,主要原因是密集場景中的行人目標(biāo)密集且行人尺度不一。

針對密集目標(biāo)檢測中目標(biāo)數(shù)量多、尺寸不一的問題,王澤宇等[3]基于YOLOv8n提出密集行人檢測算法MER-YOLO,使用MobileVit作為主干網(wǎng)絡(luò)提升模型對聚集區(qū)域的特征提取能力,之后通過引入高效多尺度注意力(Efficient Multi-scale Attention,EMA)提高全局信息交互能力,采用排斥損失函數(shù)作為邊界損失函數(shù)降低模型的漏檢情況。黃昆等[4]基于YOLOv8提出檢測算法Crowd-YOLOv8,通過使用nostride-Conv-SPD模塊加強網(wǎng)絡(luò)對細(xì)微信息的特征提取能力,并引入小目標(biāo)檢測頭和上采樣算子對多尺度特征進行融合,增強了小尺度目標(biāo)檢測效果。呂志軒等[5]提出了多分支無錨框行人檢測算法MBAN,該算法通過在主干網(wǎng)絡(luò)后引入多分支網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并結(jié)合距離損失函數(shù)來對關(guān)鍵區(qū)域進行指導(dǎo),使網(wǎng)絡(luò)對行人局部檢測位置進行差異化學(xué)習(xí),強化對行人局部特征的捕捉,改善網(wǎng)絡(luò)對遮擋行人的識別能力。

為了有效解決上述問題,本文提出了一種基于YOLOv8n模型改進的密集行人檢測算法,旨在增強對多尺度行人目標(biāo)的特征提取能力,加強檢測頭的定位檢測能力,更好識別密集行人目標(biāo),提升檢測精度。


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作者信息:

王麗黎1,2,樊盼盼1,張詩雨1

(1.西安理工大學(xué) 自動化與信息工程學(xué)院,陜西 西安 710048;

2.無線光通信與網(wǎng)絡(luò)研究重點實驗室,陜西 西安 710048)


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