基于改进YOLO的自然环境下桃子成熟度快速检测模型

【目的】解决自然环境下不同成熟度桃子快速准确检测的问题，课题组提出一种基于改进YOLOv5s的目标检测算法YOLO-Faster。【方法】使用YOLOv5s网络模型作为基础网络，将主干特征提取网络替换为FasterNet，使模型轻量化，并在主干和颈部之间增加串联的CBAM卷积注意力模块和常规卷积块，增强对图像重要特征的捕捉与表达，同时引入SIoU损失函数缓解预测框与真实框之间方向的不匹配。【结果】改进后模型的m AP为88.6%，与YOLOv5s相比提升1个百分点，模型权重缩减39.4%，浮点运算量降低44.3%，在GPU、CPU上的单张图像平均检测时间分别减少12.6%和24%。此外，本研究将训练好的模型部署到嵌入式设备Jetson Nano上，模型在Jetson Nano上的检测时间比YOLOv5s减少30.4%。【结论】改进后的轻量级模型能够快速准确地检测自然环境下不同成熟度的桃子，可以为桃子采摘机器人的视觉识别系统提供技术支持。