计算机工程与应用 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (5): 88-105.DOI: 10.3778/j.issn.1002-8331.2505-0210
薛光辉1,2+,闫朝阳1,吴冕1
XUE Guanghui1,2+, YAN Zhaoyang1, WU Mian1
摘要: 车间工人在作业期间若未按规定穿戴安全装备,不仅可能对其健康造成影响,还可能导致伤亡等安全事故。基于此,计算机视觉的穿戴检测技术是目前研究的热点领域。然而,由于生产车间内设备繁多,环境复杂且恶劣,生产过程中产生的大量粉尘会使穿戴目标变得模糊或部分被遮挡。此外,穿戴目标的尺寸分布范围宽,属于复杂环境下跨尺度多目标检测范畴。现有的算法在检测精度方面存在不足,特别是对口罩等小目标的误检和漏检率较高。为此,提出了一种基于YOLO模型的改进目标检测算法:PCSED-YOLO。在C3k2中融合了并行补丁感知模块,以增强小目标特征提取及多尺度目标检测能力;将交叉卷积注意力融合模块嵌入C2PSA,实现局部特征感知与全局上下文信息的互补,从而提升粉尘场景中的目标识别能力;引入空间到深度卷积替代原有的卷积层,通过重组空间维度信息至通道维度,实现无损下采样,提升小目标和低分辨率目标的检测性能;融合SEv2(squeeze-and-excitation network v2),创新改进空间金字塔池化层,增强模型对复杂场景的全局上下文把控能力,提升多类别、跨尺度目标的特征提取能力;在检测头引入动态卷积Dynamic-Conv,通过动态调整卷积核的大小和形状,提升跨尺度目标检测的精度;增加更高分辨率的P2检测层,提高小目标检测精度。制备了工人穿戴数据集,并进行了消融和对比实验。实验结果显示,PCSED-YOLO算法模型在处理小目标、中目标和大目标时均表现出色,与基准模型相比,mAP@0.5达到了0.946,提升了0.077;AP@0.5mask(小目标)达到了0.887,提升了0.236;AP@0.5no-helmet(中目标)提升了0.037至0.958;AP@0.5vest(大目标)提升了0.006至0.991;F1-Score和P-R曲线指标较基准模型也有明显改善。与几种先进的检测模型相比,PCSED-YOLO模型在制备的数据集上取得了最佳的检测性能,表明该模型具有较强的复杂环境跨尺度多目标检测能力和泛化能力,为复杂环境下跨尺度多目标穿戴检测提供了新的算法方案。