《電子技術應用》
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面向密集行人场景的YOLOv8n改进算法
电子技术应用
王丽黎1,2,樊盼盼1,张诗雨1
1.西安理工大学 自动化与信息工程学院;2.无线光通信与网络研究重点实验室
摘要: 为了解决传统算法在密集行人场景中识别精度不足和检测不准确的问题,提出一种基于YOLOv8n的改进型密集行人检测模型。首先,引入SPPELAN模块替换骨干网络中的SPPF模块,以提升模型对多尺度目标的特征感知能力。其次,设计一种残差注意力机制,提高模型对细微特征的提取能力,进而提高检测精度。最后通过添加DySample算子、改进的小目标检测层提高模型对小尺度目标的定位识别能力。实验结果显示,改进的模型相较于YOLOv8n在CrowdHuman数据集上的召回率、mAP50和mAP50-95分别提升了2.5%、2.9%和2.4%,并且该模型在WiderPerson和CityPersons数据集上表现优异。实验结果表明,该算法能更好适用于密集行人检测任务。
中圖分類號:TP391.41 文獻標志碼: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]. 電子技術應用,2025,51(2):15-20.
英文引用格式: Wang Lili,Fan 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,Fan 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、視頻監控系統的高速發展,現實需求對行人檢測要求越來越高。傳統的行人檢測算法根據檢測方法的不同,分為雙階段檢測算法和單階段檢測算法。常見的雙階段目標檢測算法主要包含目標定位和目標分類兩個步驟。首先,提取出圖像中所有可能包含目標的區域,即目標定位。然后對所提取的每個區域進行分類,確定含有的目標類型。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測和種類識別,常見的單階段檢測算法包括YOLO等。

傳統的目標檢測算法在大多數現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、人流量大的客運站等,算法對行人目標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密集且行人尺度不一。

針對密集目標檢測中目標數量多、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作為主干網絡提升模型對聚集區域的特征提取能力,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,采用排斥損失函數作為邊界損失函數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模塊加強網絡對細微信息的特征提取能力,并引入小目標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絡后引入多分支網絡結構,并結合距離損失函數來對關鍵區域進行指導,使網絡對行人局部檢測位置進行差異化學習,強化對行人局部特征的捕捉,改善網絡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,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 自動化與信息工程學院,陜西 西安 710048;

2.無線光通信與網絡研究重點實驗室,陜西 西安 710048)


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