1.一种钢铁表面缺陷检测方法,其特征在于,包括以下步骤:获取钢铁表面图像;
将钢铁表面图像输入至改进的YOLOv5s网络模型,输出缺陷预测特征图;
根据缺陷预测特征图对钢铁表面缺陷进行识别;
所述将钢铁表面图像输入至改进的YOLOv5s网络模型,输出缺陷预测特征图,包括:输入层接收钢铁表面图像;
骨干网络对钢铁表面图像进行特征提取,得到输出特征图;所述骨干网络中的多个CSP模块中均融入有SE 通道注意力模块;
颈部网络对输出特征图进行特征融合,得到多个不同尺度的缺陷预测特征图;所述颈部网络包括STR多头自注意力模块、特征金字塔网络和金字塔注意力网络;
检测头网络对多个不同尺度的缺陷预测特征图进行计算,输出缺陷预测特征图。
2.如权利要求1所述的一种钢铁表面缺陷检测方法,其特征在于,所述骨干网络包括Focus模块、多个特征层以及SPP模块,每个特征层均包括CBL模块和所述CSP模块;
通过Focus模块对钢铁表面图像进行切片,得到第一特征图;
通过CBL模块中对第一特征图进行卷积,得到第二特征图;
通过SE 通道注意力模块对第二特征图进行池化、全连接以及重新加权,得到第三特征图;
通过CSP模块对第三特征图进行Bottleneck和卷积,得到第四特征图;
通过SPP模块对第四特征图进行池化,得到固定大小的输出特征图。
3.如权利要求2所述的一种钢铁表面缺陷检测方法,其特征在于,通过SE 通道注意力模块对第二特征图进行池化、全连接以及重新加权,包括以下步骤:通过Squeeze操作对第二特征图沿着空间维度做全局平均池化;
通过Excitation操作对全局平均池化后的第二特征图进行第一次全连接、激活以及第二次全连接;
通过Reweight操作对第二次全连接后的第二特征图进行重新加权。
4.如权利要求3所述的一种钢铁表面缺陷检测方法,其特征在于,通过下式进行Squeeze操作:式中,Fsq表示Squeeze操作,uc表示通道数为c的第二特征图,(i, j)表示特征图上横纵坐标为(i, j)的点,(H , W)表示特征图长宽,zc为输出的结果;
通过下式进行Excitation操作:
式中, 为第一层全连接层权重,为ReLU激活操作, 为第二层全连接层操作权重,为Sigmoid 激活操作,s为输出的每个特征通道的权重,g为全局池化操作,Fex为Excitation操作;
通过下式进行Reweight操作:
式中, 为第三特征图,Fscale为Reweight操作。
5.如权利要求4所述的一种钢铁表面缺陷检测方法,其特征在于,所述颈部网络对输出特征图进行特征融合,得到多个不同尺度的缺陷预测特征图,包括以下步骤:通过STR多头自注意力模块对输出特征图进行层级特征提取;
通过特征金字塔网络对层级特征提取后的输出特征图进行上采样,将高层特征信息和低层特征信息进行融合,计算出缺陷预测特征图;
通过金字塔注意力网络,对缺陷预测特征图进行下采样,输出不同尺度的缺陷预测特征图。
6.如权利要求5所述的一种钢铁表面缺陷检测方法,其特征在于,通过STR多头自注意力模块对输出特征图进行层级特征提取,包括以下步骤:将输出特征图划分成固定大小的窗口;
将多个窗口通过层归一化后输入至W‑MSA 层计算注意力,得到第一输出特征结果;
将第一输出特征结果输入至MLP层,得到W‑MSA 的输出结果;
将W‑MSA 的输出结果通过层归一化后输入至SW‑MSA 层计算注意力,得到第二输出特征结果;
将第二输出特征结果输入至MLP层,得到SW‑MSA 的输出结果。
7.如权利要求1所述的一种钢铁表面缺陷检测方法,其特征在于,通过SIoU损失函数对改进的YOLOv5s网络模型进行训练,所述SIoU损失函数如下所示:式中,IoU表示预测框与真实框的交并比, 为将角度成本考虑在内的距离公式, 表示形状成本。
8.如权利要求1所述的一种钢铁表面缺陷检测方法,其特征在于,所述缺陷预测特征图的预测信息包括预测框的坐标信息、类别信息以及置信度信息。
9.一种钢铁表面缺陷检测系统,其特征在于,包括:图像获取模块,用于获取钢铁表面图像;
特征预测模块,用于将钢铁表面图像输入至改进的YOLOv5s网络模型,输出缺陷预测特征图;
缺陷识别模块,用于根据缺陷预测特征图对钢铁表面缺陷进行识别;
所述特征预测模块包括:
图像输入模块,用于输入层接收钢铁表面图像;
特征提取模块,用于骨干网络对钢铁表面图像进行特征提取,得到输出特征图;所述骨干网络中的多个CSP模块中均融入有SE 通道注意力模块;
特征融合模块,用于颈部网络对输出特征图进行特征融合,得到多个不同尺度的缺陷预测特征图;所述颈部网络包括STR多头自注意力模块、特征金字塔网络和金字塔注意力网络;
特征输出模块,用于检测头网络对多个不同尺度的缺陷预测特征图进行计算,输出缺陷预测特征图。
10.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。