基于改进YOLOv5的复杂场景电动车头盔检测方法

佩戴电动车头盔是安全骑行的重要保障,对电动车驾乘人员佩戴头盔进行有效检测在保障驾乘人员安全方面具有重要意义。电动车头盔检测中存在目标之间相互遮挡、复杂背景干扰、头盔目标小等问题,现有方法尚不能满足复杂场景下电动车头盔检测的要求,因此,提出一种改进YOLOv5的复杂场景电动车头盔识别方法。首先,提出一种新的主干网络结构ML-CSPDarknet53,增强网络的特征提取能力,引入轻量级上采样算子CARAFE,利用特征图语义信息扩大感受野;其次,搭建坐标卷积CoordConv模块,增强网络对空间信息的感知能力,并将WIoU v3作为边界框损失函数,降低低质量样本对模型性能的不利影响;最后,构建了内容丰富的头盔检测数据集对改进算法进行验证。实验结果表明,改进后算法相较于原算法在精确度、召回率、mAP@0.5、mAP@0.5:0.95上分别提升了2.9%、3.0%、3.4%和2.2%,并且性能优于其他主流检测算法,满足复杂道路交通场景下电动车驾乘人员头盔检测的任务要求。

防弹头盔选材及结构设计对其防护性能的影响

防弹头盔是单兵作战时不可缺少的重要防护装备。防弹头盔的防护性能主要受其选材和结构设计的影响。通过总结国内外防弹头盔的选材,结构设计及对应防护机理的相关研究进展,对目前防弹头盔广泛使用的纤维增强复合材料的纤维类型和织物组织结构进行了探讨;概述了现有防弹头盔的盔体、紧固和减震等各方面的结构设计,并通过总结测试实验和仿真模拟,多角度分析了其防护性能。考虑到复杂多变的战场环境,未来的防弹头盔的材料研发和结构设计要向兼具高防护性能和轻量化发展,还需集成更多的智能化装备。

基于舱外航天服头盔面窗透明件的边缘复合连接技术研究

舱外航天服头盔为多层面窗结构,压力防护是其首要的防护功能,面窗与金属盔壳之间的连接方式是关键。基于舱外服头盔面窗为聚碳酸酯基材、非规则曲面、端口弧线闭合、薄壁透明等结构特点,提出了一种聚碳酸酯面窗透明件的边缘复合连接方式,并开展了结构设计、仿真分析、原理样机研制、试验验证等工作,研究结果表明:该复合连接结构稳定可靠,性能满足应用要求。

轻量化头盔共形天线及纺织柔性化研究进展

随着无线通信技术的快速发展,不同领域对无线通信的要求日益提高。可穿戴天线因其小型化、柔性化和利于携带等特点,成为研究的重点。其中,头盔天线作为可穿戴天线的主要组成部分,对于需要佩戴头盔的特种人群尤为重要。综述国内外头盔天线的研究进展,对目前主流的头盔天线形式进行分类探讨,并结合当下热门的可穿戴纺织柔性电子技术,总结头盔天线结构、集成、柔性化和发展方向,着重讨论头盔天线的性能现状及影响因素,分析头盔天线的现有问题,并展望头盔天线的纺织柔性化等未来发展方向。

考虑城乡异质性的电动自行车头盔佩戴行为建模与分析

电动自行车在成为居民短途出行主要交通工具的同时,与其相关的交通安全问题日益突出。正确佩戴头盔可以降低骑行者交通事故的死亡风险,然而统计数据显示,目前全国仍有近一半骑行者在骑行时不佩戴头盔,电动自行车的事故后果无法得到有效控制。较城市而言,乡镇拥有更多的电动自行车保有量,由于道路崎岖、交通建设不完善等原因更容易发生道路交通事故,尤其大量骑行者不佩戴头盔。为明确城市与乡镇骑手头盔佩戴行为异质机理,深入剖析骑手不佩戴头盔的深层原因,运用差异性检验和二项Logistic回归模型,分析骑行者特征、个体头盔认知、执法环境等因素对城市与乡镇骑手头盔佩戴行为的综合影响。研究结果表明:相较于长期生活在城市的群体,乡镇群体的主观安全意识偏弱,对头盔使用时存在的障碍(阻碍视野、不便利性等)较为关注;城市群体对交警执法活动较为敏感,并且在城市中出行时间越长的人越可能佩戴头盔;对于乡镇群体,头盔的保护效能以及价格是他们决策头盔佩戴行为考虑的重要因素。研究结果有助于交警进一步开展安全教育宣传以及执法活动,促进骑行者佩戴头盔安全出行。

一种改进的YOLOv5电动车头盔佩戴检测方法

利用深度学习算法检测非机动车交通违法行为有助于加快我国交通智能化发展,保障交通安全。为此,设计一种基于改进YOLOv5算法的电动车骑手头盔佩戴自动检测方法。该方法在YOLOv5算法的基础上利用Inception卷积减少特征提取网络参数量,引入注意力机制优化目标检测结果。在自建电动车头盔数据集QCKJ-MH上的实验结果表明,该方法的识别精度均值达96.4%,检测速度达82FPS,模型大小为12.9 MB,能够精准、快速地对电动车骑手头盔佩戴情况进行识别。

基于中望3D的安全头盔三维建模

佩戴安全头盔对于保障驾驶员的生命安全具有重要作用,为保障骑行的安全性,安全头盔的设计生产尤为重要。中望3D是一款功能强大的一体化软件,基于中望3D软件平台,选取安全头盔为建模对象,对安全头盔进行详细的建模过程分析,以期为企业缩短研发周期及后续研究提供重要的参考价值。

防弹头盔用三维机织预制体的曲面成型性研究

三维机织预制体(Three Dimensional Woven Preforms,3DWP)因其较好的成型性和显著的层间承载能力,有望实现头盔曲面一体化成型,减少裁片与原材料浪费。因防弹头盔多曲面、高曲率的结构特点,研究3DWP在曲面成型时的变形机制对于指导头盔的一体化成型至关重要。一种衬经层层角连锁3DWP在高曲率、大变形时的曲面成型性被系统地研究,从面内与层间维度、宏细观尺度全面地阐述了3DWP的变形机理和褶皱缺陷的形成机制。实验结果表明:3DWP在成型过程中同纬度下沿45°方向的面内剪切变形最明显,凹面的最大面内剪切角为38°,大于凸面的35°;3DWP经纱列和纬纱列的最大层间剪切角分别为34.83°和27.76°;成型后3DWP已达到其面内剪切锁紧角62°,细观上诱发了纱线的屈曲,宏观上形成了脊形的褶皱;在褶皱区域,面内剪切角最大值仅为4.8°,层间剪切角最大值为18°。对实际应用中防弹头盔增强织物结构选择以及成型工艺具有指导意义。

机载头盔显示系统的主要光学实现形式

头盔显示技术是当代有人驾驶战斗机技术的关键技术之一。简述了生物动力学、头部跟踪技术等头盔显示技术相关领域的研究成果。重点讨论了显示技术,分析了非浸入式头盔显示的几种主要光学实现方式。对这些技术的基本原理、关键技术及发展概况进行了详细描述,并讨论了其相对的优缺点。最后,对适用于固定翼战斗机的头盔显示技术作了总结和展望。

飞行保护头盔纺织结构复合材料层板耐穿透性能研究

纺织结构复合材料主要有芳纶、超高分子量聚乙烯、玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维等,大量应用于军事、航空航天领域,并拓展应用到民用、交通、工业装置、体育和娱乐等多个领域。纺织结构复合材料具有比强度高、比刚度大、重量轻、耐冲击好等独特优点,基于此,文章通过研究芳纶及超高分子量聚乙烯纺织结构复合材料的耐穿透性能,明确了超高分子量聚乙烯层板相较芳纶层板,受到穿透力作用时,响应面积更大,动态响应更迅速,面密度相近的情况下损伤更小,防护能力较芳纶层板高一个等级,同时多层层板铺叠过程中,改变复合材料纺织结构或者调整层间织物铺叠角度,均会影响耐穿透性能。

机载头盔瞄准显示系统动态性能研究

通过实例阐述了研究机载头盔瞄准显示系统动态性能的重要性,详细分析了影响头盔瞄准显示系统动态性能的主要因素,从设计和使用的角度提出了改善动态性能的方法,最后讨论了关于动态性能的测试评估问题。

基于改进YOLOv5m的电动车骑行者头盔与车牌检测方法

电动车上路必须佩戴安全头盔已成为交管部门的强制性规定.为了能自动检测出电动车骑行者的头盔佩戴情况,提出一种基于改进的YOLOv5m模型的头盔与车牌检测方法,在检测出骑行者未佩戴头盔的同时还能检测出电动车车牌.模型使用自建电动车骑行者头盔与车牌检测数据集进行训练,用DIOU损失函数代替GIOU损失函数,DIOU_NMS代替加权NMS,增强模型对密集骑行场景的识别能力.在Backone部位与预测中小目标的Neck部位加入ECA注意力机制,使得模型对中小目标的识别率有所提高;用K-means算法对锚框尺寸重新进行聚类.最后,改进Mosaic数据增强方式.实验结果表明:改进的YOLOv5m电动车骑行者头盔与车牌检测模型的mAP为92.7%,较原YOLOv5m模型提高2.15个百分点,较YOLOv4-tiny、Faster RCNN模型分别提高5.7个百分点与6.9个百分点.改进后的YOLOv5m模型能有效提高对头盔与车牌的识别率.

飞行保护头盔用复合材料结构吸收碰撞能量性能研究

针对碳纤维头盔和超高分子量聚乙烯(PE)头盔,采用坠落式冲击试验台和基于冲击加速度及头部损伤指数(HIC)评价方法,系统研究了材料种类、缓冲垫密度和服役环境温度对头盔吸收碰撞能量的影响。结果表明:随着缓冲垫密度的增加,两种头盔在低温(-20℃)条件下的冲击加速度幅值均表现出增加趋势,在常温(20℃)及高温(50℃)下,碳纤维和PE头盔壳体的冲击加速度幅值均表现出明显的降低趋势。升高温度有利于降低头盔的加速度幅值,对于80g/L和90g/L的缓冲垫,两种头盔的冲击加速度幅值随温度升高都表现出降低趋势。缓冲垫密度和温度显著影响头部损伤指数,随着温度从-20℃升高至50℃,PE头盔的头部损伤指数均表现出增加趋势,然而,碳纤维头盔在50℃表现出与常温和低温相反的趋势,即随着缓冲垫密度增加,其头部损伤指数逐渐降低,但PE头盔的头部损伤指数数值低于碳纤维头盔。两种材料在冲击载荷下的损伤形貌不同:PE头盔有明显的基体凹陷形变特征但均无裂纹形成,而碳纤维头盔均表现出明显的基体开裂及纤维断裂。碳纤维由于其高刚度,在冲击力大于破坏强度后容易产生裂纹,无法通过结构系统塑性形变吸收冲击能量,是导致其在不同缓冲垫密度和不同温度条件下,头部损伤指数以及加速度幅值均高于PE的主要原因。PE具有较高的缓冲作用和吸收冲击能量能力,因此,虽然均表现出较大基体凹陷,但均无裂纹形成,采用PE头盔,头部损伤指数和加速度幅值都低于同等条件下的碳纤维头盔。

考虑步兵头盔动作适应性的颈部生物力学分析及优化

针对步兵在佩戴头盔下不同头部动作的适应性问题,建立头部动态“头—颈—盔”肌骨模型,研究头部不同运动下颈部肌群和关节受力特性,获得不同运动下盔上装备位置对颈部肌肉的影响规律。采用多目标粒子群算法,以动态下颈部肌群最大激活度为优化目标,进行盔上装备位置优化,获得盔上装备较优位置。结果表明:与头部中立位相比,上仰30°时颈部最大肌肉激活度增加1551.21%,侧弯40°时增加885.42%,旋转40°时增加35.23%;上仰和旋转中T1C7椎间压力最大,与头部中立位相比,T1C7椎间压力在上仰30°时增加357.98%,旋转40°时增加10.71%;侧弯运动中C1C0和T1C7椎间剪切力最大,且大小相同、方向相反,侧弯40°时最大剪切力为104.71 N;多动作适应下盔上装备质心位置较优范围为(0.0017~0.0489 m,0.06~0.08 m,-0.08~0.08 m)。

冲击载荷下安全头盔不同佩戴方式对头部损伤的影响

目的通过有限元法模拟了冲击载荷下不同安全头盔佩戴方式头部生物力学响应对比,研究了不同头盔佩戴方式对头部损伤的影响。方法使用THUMS人体有限元模型,建立了不同头盔佩戴方式(左右倾斜5°、后倾15°、0°无下颚带、0°有下颚带)的头部-头盔有限元模型,并对坠落物冲击载荷工况下进行仿真模拟,同时对头部生物力学损伤风险进行评估。结果在低速冲击时,不同头盔佩戴方式下头部生物力学响应变化并无明显差别;随着冲击速度的增加,紧系下颚带对比无下颚带的情况下其HIC值降低了超过20%,头盔后倾15°其脑部von Mises应力达到了7.56 k Pa,超过了50%中度头部损伤阈值,最大颅骨应变能达到了463 m J,对比正常佩戴情况增长值超过50%,撞击部位最大颅内压力达2.7 MPa,分布范围广;有下颚带时最小颅内压为1.8 MPa,且分布范围较小;同时左右倾斜5°以及无下颚带的情况下脑部应力值范围为6~6.5 k Pa。结论在冲击载荷较大时,紧系下颚带对于增强头盔的稳定性,减少颅内压力值具有重要作用,正确的头盔佩戴角度对于抑制颅内压力分布扩散以及较小压力值同样具有关键的作用。因此,在佩戴安全头盔时,应尽量保持正确的佩戴角度并紧系下颚带以增强头盔的稳定性和防护效果。

警用头盔：一种单体防护装具

头盔是用于使头部免受伤害、减少在战斗中伤亡的一种单体防护装具。用于防护头部的工具古已有之，如古代的胄、首铠等，主要是用藤条、皮革和铜、铁等材料制作的。自第一次世界大战以来，世界各国都加强了防护装具的探索与研究，头盔就是其中非常重要的一项：

基于改进YOLOv5s的骑行头盔佩戴检测算法研究

电动自行车因其出行便利性,逐渐成为主流出行方式。但是在道路交通事故中,电动车骑行人员伤亡率居高不下。为解决电动车高伤亡率的问题,采用改进的YOLOv5s对道路场景下的骑行头盔佩戴情况进行检测。首先,用GSConv Module代替原有YOLOv5s骨干网络中的标准卷积,在保证检测精度的同时,提高网络运行速度;其次,引入CA(Coordinate Attention)坐标注意力机制,补充位置信息,增强关键信息的特征表达;最后,使用DIoU损失函数替换原YOLOv5s中的GIoU损失函数,提升算法的目标检测能力。结果表明,在自建骑行电动车头盔数据集上,改进后的YOLOv5s网络对骑行头盔的检测平均精度比原始YOLOv5s提高了3.7%,能够实现对骑行头盔佩戴的检测。

基于智能头盔的外卖骑手异常驾驶行为检测系统

针对外卖骑手不规范驾驶行为对交通安全造成重要威胁的问题,提出一种基于智能头盔的外卖骑手异常驾驶行为检测系统。该系统由前端检测系统与后台监管系统两部分构成,前者通过摄像头、GPS、IMU等模块实时检测并判断外卖骑手的闯红灯、逆行与急性变道异常驾驶行为;后者通过骑手预警系统、企业管理系统与交警管理系统实现骑手预警、企业管理与交警取证。实地测试实验结果表明,前端检测系统能够有效对闯红灯、逆行与急性变道异常驾驶行为进行识别,后台监管系统能够对驾驶行为检测数据及结果进行管理与可视化,为提升外卖骑手骑行安全、优化外卖企业管理与助力交警权责确定提供了一种有效途径。

计划行为理论视角下的电动车头盔设计策略研究

基于计划行为理论框架,探索电动车头盔用户需求,构建电动车头盔设计策略。结合文献研究方法,建立头盔相关研究内容与计划行为理论框架各要素之间的联系,并转化为设计策略。基于计划行为理论框架产出了电动车头盔的用户需求列表,包括安全需求、舒适需求和额外需求,根据需求提出了电动车头盔设计方法。计划行为理论框架能预测电动车头盔佩戴行为、洞察用户需求,建立具有针对性的头盔设计策略,并用于优化头盔佩戴体验。

面向儿童的运动头盔设计策略研究

探究儿童运动头盔的设计原则与设计策略。本文采用文献综述和案例分析的方法,通过研究儿童头部结构、生理心理发展特点以及运动习惯与成年人的差异性,并对市场上现有的儿童运动头盔进行分析,指出设计过程中存在的不足之处,提出设计原则以及针对性策略。总结了儿童运动头盔的设计原则和设计策略,为未来儿童运动头盔的设计提供了实践指导。本文明确指出儿童运动头盔的设计重点,总结了儿童运动头盔的设计原则和策略,帮助设计师和制造商改进现有的头盔设计。通过对安全性、舒适性、艺术性、适配性和互动性原则的全面考量,提出具体的设计策略和改进方向,推动行业技术发展,以期生产出更符合儿童需求的高品质运动头盔产品。