广西师范大学学报(自然科学版) ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (1): 56-67.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2025022502

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基于YOLO11的轻量化PCB缺陷检测算法研究

黄文杰1,2, 罗维平1,2*, 陈镇南1, 彭志祥1,2, 丁梓豪1,2   

  1. 1.武汉纺织大学 机械工程与自动化学院, 湖北 武汉 430200;
    2.湖北省数字化纺织装备重点实验室(武汉纺织大学), 湖北 武汉 430200
  • 收稿日期:2025-02-25 修回日期:2025-06-30 出版日期:2026-01-05 发布日期:2026-01-26
  • 通讯作者: 罗维平(1967—),女,湖北武汉人,武汉纺织大学教授。E-mail:651871236@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(62103309); 湖北省数字化纺织装备重点实验室公开项目(DTL2022007)

Research on Lightweight PCB Defect Detection Algorithm Based on YOLO11

HUANG Wenjie1,2, LUO Weiping1,2*, CHEN Zhennan1, PENG Zhixiang1,2, DING Zihao1,2   

  1. 1. College of Mechanical Engineering and Automation, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430200, China;
    2. Key Laboratory of Digitized Textile Equipment of Hubei Province (Wuhan Textile University), Wuhan Hubei 430200, China
  • Received:2025-02-25 Revised:2025-06-30 Online:2026-01-05 Published:2026-01-26

摘要: 针对印刷电路板(printed circuit board, PCB)小目标缺陷检测精度低,且模型复杂、计算量大、难以在边缘设备上部署运行的问题,本文基于YOLO11n提出一种轻量化算法。首先使用BiMAFPN(bi-directional multi-branch auxiliary feature pyramid network)对模型的网络结构进行重构,再使用C3k2_Faster模块在保证准确度的前提下进一步降低模型的复杂度,最后使用LSCD(lightweight shared convolutional detection)检测头提高检测的精度。实验表明,本文提出的模型精确率达93.0%,召回率82.8%,模型权重大小3.8 MiB,mAP@0.5和mAP@0.5∶0.95分别达到89.9%和47.1%,相较于YOLO11n,精确率提升0.6个百分点,mAP@0.5和mAP@0.5∶0.95分别提升1.4和0.6个百分点,模型体积、计算量和参数量分别减少30.9%、19.0%、34.6%。改进后的算法在轻量化的同时仍具备较好的检测精度,适合于边缘设备的部署。

关键词: YOLO11, PCB缺陷, 轻量化, BiFPN, 目标检测

Abstract: To address the issues of low detection accuracy, high model complexity, and excessive computational costs in small-target defect detection of printed circuit boards (PCBs), which hinder deployment on edge devices, a lightweight algorithm based on YOLO11n was proposed. Firstly, the BiMAFPN (Bi-Directional Multi-Branch Auxiliary Feature Pyramid Network) architecture is employed to reconstruct the network structure. Subsequently, the C3k2_Faster module is implemented to reduce model complexity while maintaining detection accuracy. Finally, the LSCD (Lightweight Shared Convolutional Detection) head is introduced to enhance precision. Experimental results demonstrate that the proposed model achieves 93.0% precision and 82.8% recall, with a compact model size of 3.8 MiB. Enhancements include a 0.6 percentage points increase in precision. The mean average precision (mAP) values reach 89.9% (mAP@0.5) and 47.1% (mAP@0.5:0.95), representing improvements of 1.4 and 0.6 percentage points respectively compared with the baseline YOLO11n model while reducing model size, computational complexity, and parameter count by 30.9%, 19.0% and 34.6% respectively. These optimizations enable the improved algorithm to maintain competitive detection performance while achieving significant lightweight characteristics, demonstrating strong potential for practical deployment in edge computing environments.

Key words: YOLO11, PCB defect, lightweight, BiFPN, object detection

中图分类号:  TP391.41

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