The swift and precise detection of vehicles plays a significant role in intelligent transportation systems. Current vehicle detection algorithms encounter challenges of high computational complexity, low detection rate, and limited feasibility on mobile devices. To address these issues, this paper proposes a lightweight vehicle detection algorithm based on YOLOv7-tiny (You Only Look Once version seven) called Ghost-YOLOv7. The width of model is scaled to 0.5 and the standard convolution of the backbone network is replaced with Ghost convolution to achieve a lighter network and improve the detection speed; then a self-designed Ghost bi-directional feature pyramid network (Ghost-BiFPN) is embedded into the neck network to enhance feature extraction capability of the algorithm and enriches semantic information; and a Ghost Decouoled Head (GDH) is employed for accurate prediction of vehicle location and species; finally, a coordinate attention mechanism is introduced into the output layer to suppress environmental interference. The WIoU loss function is employed to further enhance the detection accuracy. Ablation experiments results on the PASCAL VOC dataset demonstrate that Ghost-YOLOv7 outperforms the original YOLOv7-tiny model. It achieving a 29.8% reduction in computation, 37.3% reduction in the number of parameters, 35.1% reduction in model weights, 1.1% higher mean average precision (mAP), the detection speed is higher 27FPS compared with the original algorithm. Ghost-YOLOv7 was also compared on KITTI and BIT-vehicle datasets as well, and the results show that this algorithm has the overall best performance.


翻译:车辆的快速和准确检测对智能交通系统发挥着重要作用。当前车辆检测算法面临高计算复杂性、低检测率和在移动设备上的有限可行性等挑战。为解决这些问题,本文提出了一种基于YOLOv7-tiny(You Only Look Once版本七)的轻量级车辆检测算法,称为Ghost-YOLOv7。将模型宽度缩小到0.5,并将骨干网的标准卷积替换为Ghost卷积,以实现更轻的网络和提高检测速度。然后,将自设计的Ghost双向特征金字塔网络(Ghost-BiFPN)嵌入到中间网络中,以增强算法的特征提取能力和丰富语义信息;并采用Ghost解耦头(GDH)进行车辆位置和种类的精确预测;最后,引入坐标注意机制到输出层,以抑制环境干扰。采用WIoU损失函数,进一步增强检测精度。在PASCAL VOC数据集上进行的消融实验结果表明,Ghost-YOLOv7优于原始的YOLOv7-tiny模型,计算量减少29.8%,参数数量减少37.3%,模型权重减少35.1%,平均精度(mAP)更高1.1%,检测速度比原始算法高27FPS。 Ghost-YOLOv7也在KITTI和BIT车辆数据集上进行了比较,结果表明该算法的性能最好。

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