广西师范大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (6): 80-91.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2024121901

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基于SBSI-YOLO11的轻量化轴承外观缺陷检测算法

魏梓书1, 陈志刚1,2*, 王衍学1, 哈斯铁尔·马德提汗1   

  1. 1.北京建筑大学 机电与车辆工程学院, 北京 100044;
    2.北京市建筑安全监测工程技术研究中心, 北京 100044
  • 收稿日期:2024-12-19 修回日期:2025-04-21 发布日期:2025-11-19
  • 通讯作者: 陈志刚(1979—), 男, 湖北红安人, 北京建筑大学教授, 博士。E-mail: zdketi@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(52275079); 北京建筑大学研究生创新项目(PG2024134)

Lightweight Bearing Defect Detection Algorithm Based on SBSI-YOLO11

WEI Zishu1, CHEN Zhigang1,2*, WANG Yanxue1, Hasitieer Madetihan1   

  1. 1. School of Mechanical-Electronic and Vehicle Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China;
    2. Beijing Construction Safety Monitoring Engineering Technology Research Center, Beijing 100044, China
  • Received:2024-12-19 Revised:2025-04-21 Published:2025-11-19

摘要: 针对现有深度学习模型在轴承外观缺陷检测中存在的检测精度低、模型参数大以及小目标检测困难等问题,本文提出一种轻量化的检测算法SBSI-YOLO11。该算法以YOLO11n为基础网络架构,首先,在主干网络中引入SPD-Conv(space-to-depth convolution)模块,降低特征图的分辨率,增强特征提取并降低模型的参数量;其次,在Neck部分引入BiFPN(bidirectional feature pyramid network)双向特征金字塔网络以及注意力机制SGE(spatial group-wise enhance),提高模型对小目标的检测性能;最后,引入Inner-CIoU损失函数,提高模型的定位能力。实验结果表明,与基础模型相比,SBSI-YOLO11模型展示出良好的综合检测性能,mAP达到90.4%,提高2.9个百分点,参数量降低11.5%,运算量降低12.7%,能够较好适应当前工业现场对轴承外观缺陷的检测需求。

关键词: 轴承缺陷检测, 小目标检测, YOLO11, 轻量化, 深度学习

Abstract: In order to solve the problems of low detection accuracy, large model parameters and difficult detection of small targets in the detection of bearing appearance defects in the existing deep learning models, a lightweight detection algorithm SBSI-YOLO11 is proposed. Firstly, the SPD-Conv (space-to-depth convolution) module is introduced into the backbone network to reduce the resolution of the feature map, enhance the feature extraction and reduce the number of parameters of the model. Secondly, the Bidirectional Feature Pyramid Network (BiFPN) and the Attention Mechanism (SGE) are introduced in the Neck part to improve the detection performance of the model for small targets. Finally, the Inner-CIoU loss function is introduced to improve the positioning ability of the model. Experimental results show that compared with the basic model, the SBSI-YOLO11 model shows good comprehensive detection performance, with an mAP of 90.4%, an increase of 2.9 percentage points, a decrease of 11.5% in the amount of parameters, and a decrease of 12.7% in the amount of calculations, which can better meet the detection needs of the current industrial site for bearing appearance defects.

Key words: bearing defect detection, small target detection, YOLO11, lightweight, deep learning

中图分类号:  TP391.41

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