计算机工程与应用 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (17): 317-328.DOI: 10.3778/j.issn.1002-8331.2405-0460

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面向小目标检测的像素重排与特征重排算法

赵庆辉,赖耀平,官敬超,曾燕芬,巢建树   

  1. 1.福建农林大学 机电工程学院,福州 350000 
    2.中国科学院 福建物质结构研究所 泉州装备制造研究中心,福建 泉州 362000
    3.中国科学院大学 福建学院,福州 350000
    4.福州大学 先进制造学院,福建 泉州 362000
    5.福建福耀汽车饰件有限公司,福建 福清 350300
  • 出版日期:2025-09-01 发布日期:2025-09-01

Pixel Rearrangement and Feature Rearrangement Algorithms for Small Object Detection

ZHAO Qinghui, LAI Yaoping, GUAN Jingchao, ZENG Yanfen, CHAO Jianshu   

  1. 1.College of Mechanical and Electrical Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350000, China
    2.Quanzhou Institute of Equipment Manufacturing, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Quanzhou, Fujian 362000, China
    3.Fujian College, University of Chinese Academy of Sciences, Fuzhou 350000, China
    4.College of Advanced Manufacturing, Fuzhou University, Quanzhou, Fujian 362000, China
    5.Fujian Fuyao Automotive Trim System Co., Ltd., Fuqing, Fujian 350300, China
  • Online:2025-09-01 Published:2025-09-01

摘要: 针对小目标检测任务中常见的目标漏检和误检问题,提出一种面向小目标检测的像素重排与特征重排算法PFR-YOLOv8s。为了提升模型的特征提取能力,构建一种结合注意力机制的像素重排特征提取模块(pixel rearrangement feature extraction,PRFE),能有效保留细粒度信息,捕捉复杂背景下小目标的重要特征。设计了一种多重特征融合机制(multi-feature fusion,MFF),能充分利用小目标的上下文信息及多尺度信息;基于MFF构建一种特征重排网络框架(feature rearrangement neck,FR-Neck),通过特征重排丰富目标特征,提升模型对小目标的感知能力。引入Inner-GIoU损失函数,提升对密集场景下小目标样本的学习能力。实验结果表明,该算法在VisDrone2019数据集上的平均检测精度较YOLOv8s原模型提高5.8个百分点,有效提升了对小目标的检测能力。在铁路工人安全施工小目标数据集上平均精度提升2.1个百分点,验证了该算法的泛化性。

关键词: 小目标检测, YOLOv8s, 像素重排, 特征重排, 多重特征融合

Abstract: 1.College of Mechanical and Electrical Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350000, China
2.Quanzhou Institute of Equipment Manufacturing, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Quanzhou, Fujian 362000, China
3.Fujian College, University of Chinese Academy of Sciences, Fuzhou 350000, China
4.College of Advanced Manufacturing, Fuzhou University, Quanzhou, Fujian 362000, China
5.Fujian Fuyao Automotive Trim System Co., Ltd., Fuqing, Fujian 350300, China

Key words: small object detection, YOLOv8s, pixel rearrangement, feature rearrangement, multi-feature fusion