基于 Xception 和 SA 的 YOLOv5 建筑裂缝检测方法

来源：计算机技术与发展杂志2023年第08期北京时间：

作者：卞长庚;郝万君;马文琪

单位：苏州科技大学 电子与信息工程学院,江苏 苏州 215009 Author(s): BIAN Chang-geng;HAO Wan-jun;MA Wen-qi School of Electronic and Information Engineering,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 215009,China 关键词: 裂缝检测;Xception;空洞空间金字塔池化;Shuffle 注意力 Keywords: crack detection;Xception;atrous spatial pyramid pooling;Shuffle attention 分类号: TP391 DOI: 10. 3969 / j. issn. 1673-629X. 2023. 08. 023 摘要: 裂缝检测对于建筑的维修和加固、延长其使用寿命具有重要意义。 针对建筑裂缝种类多和尺寸小造成裂缝检测精度低、速度慢的问题,提出了一种改进的 YOLOv5 裂缝检测算法,在提高检测裂缝精度的同时也提升了检测裂缝的速度。首先,引入轻量级网络 Xception 对主干网络轻量化,减少主干网络参数量以提升检测裂缝的速度;其次,使用空洞空间金字塔池化 ASPP( Atrous Spatial Pyramid Pooling) 模块替换 SPP( Spatial Pyramid Pooling) 模块,扩大感受野范围,加强主干网络提取裂缝特征的能力,避免因对主干网络轻量化而造成检测裂缝的精度降低;最后,添加 SA( Shuffle Attention) 注意力机制,进一步加强网络提取裂缝特征的能力,提高裂缝检测的精度。 通过在自制数据集上进行的实验表明,改进的算法 mAP比原算法提高了 1. 6% ,速度为 50. 8 f / s,比原算法提高了 2. 7 f / s,满足建筑裂缝检测的精度和实时性要求,同时将改进算法与 Faster R-CNN、Mobile-SSD、YOLOv4-tiny 等算法进行对比,证明了该算法的优越性,更适合部署到硬件平台上。

摘要：裂缝检测对于建筑的维修和加固、延长其使用寿命具有重要意义。 针对建筑裂缝种类多和尺寸小造成裂缝检测精度低、速度慢的问题,提出了一种改进的 YOLOv5 裂缝检测算法,在提高检测裂缝精度的同时也提升了检测裂缝的速度。首先,引入轻量级网络 Xception 对主干网络轻量化,减少主干网络参数量以提升检测裂缝的速度;其次,使用空洞空间金字塔池化 ASPP( Atrous Spatial Pyramid Pooling) 模块替换 SPP( Spatial Pyramid Pooling) 模块,扩大感受野范围,加强主干网络提取裂缝特征的能力,避免因对主干网络轻量化而造成检测裂缝的精度降低;最后,添加 SA( Shuffle Attention) 注意力机制,进一步加强网络提取裂缝特征的能力,提高裂缝检测的精度。 通过在自制数据集上进行的实验表明,改进的算法 mAP比原算法提高了 1. 6% ,速度为 50. 8 f / s,比原算法提高了 2. 7 f / s,满足建筑裂缝检测的精度和实时性要求,同时将改进算法与 Faster R-CNN、Mobile-SSD、YOLOv4-tiny 等算法进行对比,证明了该算法的优越性,更适合部署到硬件平台上。

关键词：裂缝检测;Xception;空洞空间金字塔池化;Shuffle 注意力