ORIGINAL PAPER
Ore image target detection based on improved YOLOv5 network
,
 
,
 
,
 
 
 
 
More details
Hide details
1
School of Mechanical and Electrical Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, Jiangxi, China
 
2
Jiangxi Province Engineering Research Center for Mechanical and Electrical of Mining and Metallurgy, Ganzhou 341000, Jiangxi, China
 
 
Submission date: 2024-10-14
 
 
Final revision date: 2025-01-13
 
 
Acceptance date: 2025-05-05
 
 
Publication date: 2025-06-11
 
 
Corresponding author
Gaipin Cai   

School of Mechanical and Electrical Engineering, Jiangxi University of Science and Technology
 
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2025;41(2):177-196
 
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
The existing target detection algorithms detect the ore on the conveyor belt after the crushing process with low precision and slow detection speed. This leads to challenges in achieving a balance between precision and speed, to enhance the detection precision and speed of ore, and in view of the problems of leakage, misdetection, and insufficient feature extraction of YOLOv5 in the task of ore image detection; this study presents a target detection approach relying on the CA attention mechanism (Coordinate attention for efficient mobile network design), the SIoU loss function and the target detection algorithm YOLOv5 combination of ore image particle target detection method. Integrating the CA attention mechanism into the YOLOv5 backbone feature network enhances the feature learning and extraction of ore images, thereby improving the precision of the detection model; the SIoU loss function is refined to boost the recognition precision of the network on ore images and address the shortcomings of the original loss function that fails to take angular loss, distance loss, and shape loss into account, thereby further improving the precision and speed of ore image detection. The experimental findings demonstrate that the AP value, value, and precision rate are improved compared with the pre-improved algorithm. The CA-YOLOv5 method is verified to be fast, effective, and advanced and provides a foundation for real-time target detection of ores on conveyor belts in subsequent intelligent mine production.
FUNDING
Supported by the National Natural Science Foundation of China under the project "Study on the damage evolution and dissociation mechanism of encapsulated mineral interface under multi-point symmetric ultrasonic loading" (52364025).
CONFLICT OF INTEREST
The Authors have no conflict of interest to declare.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wykrywanie celu obrazu rudy w oparciu o ulepszoną sieć YOLOv5
YOLOv5, wykrywanie obiektów, koordynacja uwagi dla wydajnego projektowania sieci mobilnych, ekstrakcja cech
Istniejące algorytmy wykrywania celu wykrywają rudę na taśmie przenośnika po procesie kruszenia z niską precyzją i niską szybkością wykrywania. Prowadzi to do wyzwań związanych z osiągnięciem równowagi między precyzją i szybkością, w celu zwiększenia precyzji i szybkości wykrywania rudy, a także ze względu na problemy z wyciekami, błędnym wykrywaniem i niewystarczającą ekstrakcją cech YOLOv5 w zadaniu wykrywania obrazu rudy; niniejsze badanie przedstawia podejście do wykrywania celu polegające na mechanizmie uwagi CA (Coordinate attention for efficient mobile network design), funkcji straty SIoU i kombinacji algorytmu wykrywania celu YOLOv5 w połączeniu z metodą wykrywania celu cząstek obrazu rudy. Zintegrowanie mechanizmu uwagi CA z siecią funkcji szkieletowych YOLOv5 usprawnia uczenie się funkcji i ekstrakcję obrazów rudy, tym samym zwiększając precyzję modelu wykrywania; funkcja straty SIoU została udoskonalona w celu zwiększenia precyzji rozpoznawania sieci na obrazach rudy i usunięcia niedociągnięć oryginalnej funkcji straty, która nie uwzględnia strat kątowych, strat odległości i strat kształtu, co jeszcze bardziej poprawia precyzję i szybkość wykrywania obrazów rudy. Wyniki eksperymentów pokazują, że wartość AP, wartość i wskaźnik precyzji są lepsze w porównaniu z wcześniej ulepszonym algorytmem. Metoda CA-YOLOv5 została zweryfikowana jako szybka, skuteczna i zaawansowana oraz stanowi podstawę do wykrywania celów rud na taśmach przenośnikowych w czasie rzeczywistym w późniejszej inteligentnej produkcji kopalnianej.
REFERENCES (21)
1.
Dai et al. 2023 – Dai, M., Dorjoy, M.H., Miao, H. and Zhang, S. 2023. A New Pest Detection Method Based on Improved YOLOv5m. Insects 14(1), DOI: 10.3390/insects14010054.
 
2.
Dawson et al. 2020 – Dawson, M., Perez, A. and Sylvestre, S. 2020. Artificial Neural Networks Solve Musical Problems With Fourier Phase Spaces. Scientific Reports 10(1), DOI: 10.1038/s41598-020-64229-4.
 
3.
Fan et al. 2025 – Fan, Q., Li, Y., Deveci, M., Zhong, K. and Kadry, S. 2025. LUD-YOLO: A novel lightweight object detection network for unmanned aerial vehicle. Information Sciences 686, DOI: 10.1016/j.ins.2024.121366.
 
4.
Fu et al. 2018 – Fu, L., Feng, Y., Majeed, Y., Zhang, X., Zhang, J., Karkee, M. and Zhang, Q. 2018. Kiwifruit detection in field images using Faster R-CNN with ZFNet. IFAC – Papers Online 51(17), DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.08.059.
 
5.
Guo et al. 2022 – Guo, R., Zuo, Z., Su, S., Sun, B. and Lakshmanna, K. 2022. A Surface Target Recognition Algorithm Based on Coordinate Attention and Double-Layer Cascade. Wireless Communications and Mobile Computing, DOI: 10.1155/2022/6317691.
 
6.
He et al. 2020 – He, K., Gkioxari, G., Dollár, P., Girshick, R. 2020. Mask R-CNN. IEEE Transactions on Pattern Analysis & Machine Intelligence 42(2), pp. 386–397, DOI: 10.1109/TPAMI.2018.2844175.
 
7.
Li et al. 2024 – Li, R., Sun, T., Dong, P., Wang, Q., Li, Y. and Sun, C. 2024. MSF-CSPNet: A Specially Designed Backbone Network for Faster R-CNN. IEEE Access 12, DOI: 10.1109/ACCESS.2024.3386788.
 
8.
Liu et al. 2021 – Liu, C., Feng, L., Liu, G., Wang, H. and Liu, S. 2021. Bottom-up broadcast neural network for music genre classification. Multimedia Tools and Applications 80(5), DOI: 10.1007/s11042-020-09643-6.
 
9.
Redmon et al. 2015 – Redmon, J., Divvala, S., Girshick, R. and Farhadi, A. 2015. You Only Look Once: Unified, Real-Time Object Detection. 2016 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), DOI: 10.1109/CVPR.2016.91.
 
10.
Shen et al. 2024 – Shen, M., Liu, Y., Chen, J., Ye, K., Gao, H., Che, J., Wang, Q., He, H., Liu, J., Wang, Y. and Jiang, H.J. 2024. Defect detection of printed circuit board assembly based on YOLOv5. Scientific reports 14(1), DOI: 10.1038/s41598-024-70176-1.
 
11.
Shi et al. 2023 – Shi, H., Xiao, W., Zhu, S., Li, L. and Zhang, J. 2023. Ca-yolov5: Detection model for healthy and diseased silkworms in mixed conditions based on improved yolov5. International Journal of Agricultural and Biological Engineering 16(6), DOI: 10.25165/j.ijabe.20231606.7854.
 
12.
Song et al. 2022 – Song, Y., Zhang, P., Huang, W., Zha, Y., You, T. and Zhang, Y. 2022. Object detection based on cortex hierarchical activation in border sensitive mechanism and classification-GIou joint representation. Pattern Recognition 137(2), DOI: 10.1016/j.patcog.2022.109278.
 
13.
Sun et al. 2023 – Sun, D., Zhang, L., Wang, J., Liu, X., Wang, Z., Hui, Z. and Wang, J. 2023. Efficient and accurate detection of herd pigs based on Ghost-YOLOv7-SIoU. Neural Computing and Applications 36(5), DOI: 10.1007/s00521-023-09093-9.
 
14.
Wen et al. 2023 – Wen, G., Li, S., Liu, F., Luo, X., Er, M.J., Mahmud, M. and Wu, T. 2023. YOLOv5s-CA: A Modified YOLOv5s Network with Coordinate Attention for Underwater Target Detection. Sensors 23(7), DOI: 10.3390/s23073367.
 
15.
Wu, Z. 2023. Detect small object based on FCOS and adaptive feature fusion. Journal of Physics: Conference Series 2580, DOI: 10.1088/1742-6596/2580/1/012005.
 
16.
Xie et al. 2024 – Xie, X., Cheng, G., Wang, J., Li, K., Yao, X. and Han, J. 2024. Oriented R-CNN and Beyond. International Journal of Computer Vision 132(7), DOI: 10.1007/s11263-024-01989-w.
 
17.
Yan et al. 2022 – Yan, C., Zhang, H., Li, X. and Yuan, D. 2022. R-SSD: refined single shot multibox detector for pedestrian detection. Applied Intelligence 52(9), DOI: 10.1007/s10489-021-02798-1.
 
18.
Yang et al. 2023 – Yang, F., Huo, J., Cheng, X., Chen, H. and Shi, Y. 2023. An Improved Mask R-CNN Micro-Crack Detection Model for the Surface of Metal Structural Parts. Sensors 24(1), DOI: 10.3390/s24010062.
 
19.
Zhang, Y. 2024. Research on fabric yarn detection based on improved fast R-CNN algorithm. Applied Mathematics and Nonlinear Sciences 9(1), DOI: 10.2478/amns.2023.2.00449.
 
20.
Zhang et al. 2021 – Zhang, S., Tuo, H., Zhong, H. and Jing, Z. 2021. Aerial image detection and recognition system based on deep neural network. Aerospace Systems 4(2), DOI: 10.1007/s42401-020-00077-4.
 
21.
Zhang et al. 2023 – Zhang, S., Chen, Y., Gao, Y., Wang, H. 2023. Lightweight Target Detection Algorithm for Aerial Images. IEEE Access 11, DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3337157.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953
Journals System - logo
Scroll to top