基于改进YOLO11的数字测量仪表显示屏读数自动视觉提取方法

《IEEE Access》：YOLO-AVE : Improved YOLO11 for Reading of Digital Measuring Device Without Serial Communication Interface

　　

摘要：

从数字测量仪表（DMDs）显示屏上自动识别读数仍然面临挑战，原因在于环境干扰、摄像头角度以及小数点等微小物体的影响。为解决这些局限性，本研究提出了YOLO-AVE（用于数字测量仪表读数自动视觉提取的改进型YOLO11），这是一个高效、轻量级、优化的有向目标检测框架，用于识别包含小数点和负号等微小物体的DMD数字序列。YOLO-AVE基于YOLO11s构建，并集成了有向边界框（OBB）检测头、额外的P2检测层、GhostConv模块、新型有向SPPF（O-SPPF）以及新型可变形C2PSA（D-C2PSA）模块。全面的消融实验表明，采用A7配置的YOLO-AVE在包含561张DMD显示屏图像的挑战性未知测试集上实现了97.9%的最高完整序列读数（FSR）准确率，仅有12个读数错误。包括测试集的增强版本（分别包含亮度、模糊和旋转增强）在内，YOLO-AVE的平均FSR保持在96.5%。此外，采用5折交叉验证训练的YOLO-AVE产生了平均99.5%的mAP⁵⁰、96.1%的mAP^50-95和91.6%的平均FSR，并以33.8 FPS的速度确认了其强大的泛化能力，展示了其在无需串行通信接口进行数据采集的实际校准环境中实时读取DMD读数的潜在应用。