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大型施工机械监管系统智能视频分析模型研究

郑相波, 姚国栋, 史方圆, 廖炜炼, 马清志

郑相波, 姚国栋, 史方圆, 廖炜炼, 马清志. 大型施工机械监管系统智能视频分析模型研究[J]. 铁路计算机应用, 2024, 33(4): 23-29. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.04.05
引用本文: 郑相波, 姚国栋, 史方圆, 廖炜炼, 马清志. 大型施工机械监管系统智能视频分析模型研究[J]. 铁路计算机应用, 2024, 33(4): 23-29. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.04.05
ZHENG Xiangbo, YAO Guodong, SHI Fangyuan, LIAO Weilian, MA Qingzhi. Intelligent video analysis model for large-scale construction machinery supervision system[J]. Railway Computer Application, 2024, 33(4): 23-29. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.04.05
Citation: ZHENG Xiangbo, YAO Guodong, SHI Fangyuan, LIAO Weilian, MA Qingzhi. Intelligent video analysis model for large-scale construction machinery supervision system[J]. Railway Computer Application, 2024, 33(4): 23-29. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.04.05

大型施工机械监管系统智能视频分析模型研究

基金项目: 中国铁路上海局集团有限公司2022年度科研开发课题(2022243)
详细信息
    作者简介:

    郑相波,工程师

    姚国栋,工程师

  • 中图分类号: U215.6 : TP39

Intelligent video analysis model for large-scale construction machinery supervision system

  • 摘要:

    为在铁路工程中加强对铁路大型施工机械的安全管理,帮助建设管理单位实现对施工现场大型施工机械的整体掌控,设计了大型施工机械监管系统,介绍了其总体架构,并重点阐述了其中智能视频分析模型的设计。该模型基于YOLOv6模型,结合迁移学习、不平衡学习、数据增强等多种深度学习技术,实现铁路大型施工机械的快速定位与分类。模型的宏平均准确率可达94.0%、mAP可达0.956、每秒检测帧数可达84,准确性和实时性均满足实际应用需求。

    Abstract:

    In order to strengthen the safety management of large-scale construction machinery in railway engineering and help construction management units achieve overall control of large-scale construction machinery on construction sites, this paper designed a large-scale construction machinery supervision system, introduced its overall architecture, and focused on the design of an intelligent video analysis model. This model was based on the YOLOv6 model, combined with various deep learning techniques such as transfer learning, imbalanced learning, and data augmentation, to implement rapid positioning and classification of large-scale railway construction machinery. The average macro accuracy of the model can reach 94.0%, mAP can reach 0.956, and the detection frame rate per second can reach 84. Its accuracy and real-time performance meet practical application requirements.

  • 图  1   大型施工机械监管系统总体架构

    图  2   YOLOv6模型架构

    图  3   大型施工机械待检测图片(部分)

    图  4   10类大型施工机械示例

    图  5   原始数据集中的大型施工机械占比

    图  6   各类数据增强技术效果示例

    图  7   训练集各样本数量与占比

    图  8   各类大型施工机械ACC指标对比

    表  1   训练环境

    环境配置 名称 配置
    硬件配置 GPU NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti
    CPU Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2650 v4
    内存 16 G
    显存 12 G
    软件配置 操作系统 Linux
    Python 3.8.0
    Pytorch 1.8.0
    CUDA 11.1
    cuDNN 8.1.0
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    表  2   超参数设置

    名称 设置
    预训练模型 YOLO v6-s
    Epoch 40
    Batchsize 4
    Optimizer Adam
    Learning rate 0.0004
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    表  3   不同模型训练方法的效果对比

    处理方法 macro-ACC macro-R macro-P mAP
    31.3% 37.4% 55.2% 0.129
    +迁移学习 70.5% 85.7% 73.1% 0.537
    +迁移学习+数据增强 81.5% 97.9% 83.1% 0.769
    +迁移学习+数据增强+不平衡学习 94.0% 98.3% 95.7% 0.956
    下载: 导出CSV
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    其他类型引用(0)

图(8)  /  表(3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-11-13
  • 刊出日期:  2024-04-24

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