2025年小目标检测分享：从无人机视角到微观缺陷的创新模型
【导读】
小目标检测的战场正从像素迷宫延伸到复杂场景的每个角落，新一代算法在精度与效率的天平上找到了新支点。
无人机掠过城市上空，实时捕捉街道上小于16×16像素的车辆；X光机扫描焊接接缝，精准定位肉眼难辨的微米级缺陷；农业机器人穿梭田间，识别枝叶间藏匿的成熟浆果。小目标检测技术正突破尺度极限，让曾经“看不见”的细节变得清晰可辨。>>更多资讯可加入CV技术群获取了解哦
在2025年的计算机视觉领域，小目标检测已成为最具挑战性的前沿阵地。目标微小、背景干扰、光照变化及遮挡问题让传统检测模型频频“失明”。然而，随着一系列创新模型的涌现，这一困境正在被打破。从多模态融合到注意力机制革新，从轻量化设计到损失函数优化，研究者们正为机器装上更敏锐的“显微镜式眼睛”。
目录
Improved model MASW YOLO for small target detection in UAV images based on YOLOv8
RSW-YOLO: A Vehicle Detection Model for Urban UAV Remote Sensing Images
Application of the Improved YOLOv8 Algorithm for Small Object Detection in X-ray Weld Inspection Images
Extended Feature Pyramid Network for SmallObject Detection
Visible-Thermal Tiny Object Detection: A Benchmark Dataset and Baselines
技术趋势总结
Improved model MASW YOLO for small target detection in UAV images based on YOLOv8
当无人机在百米高空拍摄，地面车辆往往仅占图像几十个像素。国防科技大学团队2025年7月提出的MASW-YOLO模型，直击这一痛点。该模型以YOLOv8n为基线，通过双路径创新将检测精度推至新高度。
核心突破在于多尺度卷积注意力模块（MSCA）的引入。与传统注意力机制不同，MSCA加入深度卷积层聚合局部信息，使模型能同时捕捉微小目标的细节特征及其与周围环境的关联。当检测夜间低空目标时，该模块显著提升了对模糊轮廓的分辨能力。
特征金字塔结构同样经历革新。研究人员用渐进特征金字塔网络（AFPN）替换原PANet结构，解决了非相邻层级特征融合弱化的难题。MSCA与AFPN形成协同机制——MSCA的响应值输入AFPN，而AFPN的多尺度集成进一步放大了MSCA优势，构建出层次分明的特征“情报网”。
在VisDrone2019数据集上的测试结果令人瞩目：平均精度达38.3%，较基准YOLOv8n提升7.9%，网络参数量反降19.6%。尤其对密集停车场的车辆检测，误检率降低32%。
创新点解析：
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多尺度卷积注意力（MSCA）：深度卷积聚合局部信息，增强小目标特征表达
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渐进特征金字塔（AFPN）：重构特征融合路径，强化跨层级信息交互
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动态损失优化：采用Wise-IoU损失函数，提升目标变形时的回归精度
RSW-YOLO: A Vehicle Detection Model for Urban UAV Remote Sensing Images
城市高空俯瞰图像中，车辆目标常被树荫遮挡，在建筑群中“时隐时现”。长春大学团队2025年7月推出的RSW-YOLO，正是为破解此复杂场景而生。
该框架的革命性设计在于Restormer模块的整合。这一借鉴自然语言处理的注意力机制，使模型能够建立远程空间依赖关系。当检测高架桥上的车辆时，即使目标被桥体部分遮挡，模型仍能通过周围环境线索进行推断，显著降低漏检率。
针对小目标的专用检测头设计独具匠心。传统模型对所有通道“一视同仁”，而RSW-YOLO引入通道级特征筛选机制，抑制背景干扰信息，聚焦关键特征。在测试中，对摩托车等小尺寸车辆的识别精度提升21%。
损失函数创新同样关键。用 WIoU（加权IoU）替代传统CIoU，根据预测框质量动态调整权重。这一改进使边界框定位精度提升4.3%，尤其对路边倾斜停放的车辆，方向预测更加精准。
创新点解析：
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Restormer长程建模：通过自注意力机制捕获全局空间依赖
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小目标专用检测头：通道筛选机制突出关键特征
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WIoU动态优化：基于预测框质量调整损失权重，提升定位稳定性
Application of the Improved YOLOv8 Algorithm for Small Object Detection in X-ray Weld Inspection Images
焊缝X光图像中的气孔、裂纹等缺陷常以亚毫米级尺寸挑战检测极限。2025年7月发表于《无损评估杂志》的改进YOLOv8算法，在此领域实现突破性进展。
团队创造性地增加额外微小缺陷检测头，专门捕捉占图像不足0.1%的极微小特征。这一设计使检测下限扩展至 15微米级别，相当于人类头发直径的1/5。在管道焊缝检测中，对微气孔的检出率从68%跃升至92%。
针对裂纹的特殊形态，蛇形可变形卷积展现惊人效果。传统矩形卷积核难以适应曲线型裂纹，而该模块动态调整感受野形状，如同“柔性探针”贴合目标轮廓。实验显示，对锯齿状热裂纹的检测精度提升31%。
特征融合结构升级为双向三阶金字塔（BiFPN），实现多尺度特征交互。这一设计既保证了对大型夹渣的检测能力，又不牺牲微小气孔的敏感度，使模型检测范围扩展至传统方法的3倍尺度跨度。
创新点解析：
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专用微缺陷检测头：针对亚像素级目标优化特征提取
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蛇形可变形卷积：自适应调整感受野形态，贴合不规则目标
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三阶特征金字塔（BiFPN）：统一优化多尺度检测性能
Extended Feature Pyramid Network for SmallObject Detection
小目标在常规特征金字塔中如同“沧海一粟”，2025年7月提出的扩展特征金字塔网络（EFPN）通过超分辨率技术破解这一难题。
EFPN的核心突破在于特征纹理转移（FTT）模块。该技术将低分辨率特征的深层语义与高分辨率特征的浅层纹理结合，通过类似图像超分辨率的方法生成可信细节。在卫星图像测试中，对小型船只的轮廓还原度提升40%。
传统方法的另一痛点是前景背景极度不平衡——小目标可能仅占图像的万分之几。EFPN创新性地提出前景-背景平衡损失函数，包含全局重建损失和正补丁损失两部分。该设计使模型聚焦关键区域，在港口船舶检测任务中，误报率降低58%。
网络架构上，EFPN在标准特征金字塔底部扩展超高分辨率层级，专门服务小目标检测。通过减少ResNet阶段2的池化层，获得更高分辨率的特征图。这种设计以仅5%的计算开销，换取对小目标的精确捕捉。
创新点解析：
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特征纹理转移（FTT）：融合深浅层特征生成可信细节
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平衡损失函数：双分支优化解决前景背景不平衡
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扩展金字塔结构：超高分辨率层级专攻小目标检测
Visible-Thermal Tiny Object Detection: A Benchmark Dataset and Baselines
单一可见光成像在夜间或雾天“失明”，而纯热成像又丢失细节特征。国防科技大学2025年4月发布的RGBT-Tiny数据集，首次构建起双模态小目标检测的完整评估体系。
该数据集包含115组精准对齐的可见光-红外序列，涵盖海洋、城市等8类复杂场景。其最大挑战在于81%的目标小于16×16像素，且包含极端光照条件下的样本。数据集中的一张码头夜景图像，密集排列的渔船上标注了161个微小目标。
更革命性的创新是SAFit评估指标。传统IoU对小目标的位置偏差过于敏感——几个像素偏移就可能导致得分骤降。SAFit通过Sigmoid加权IoU和归一化Wasserstein距离，实现动态评估：对小目标侧重位置鲁棒性，对大目标强调边界框精确度。
基于此基准，团队对30种主流算法进行跨模态评估，发现跨模态语义冲突是核心挑战。当可见光中船只与背景颜色相近而热成像对比明显时，多数模型难以有效融合互补信息。研究提出的语义调制方案使此类场景检测精度提升17.8%。
创新点解析：
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双模态对齐数据集：9万帧精准匹配的可见光-红外图像
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SAFit动态指标：根据目标尺度自适应调整评估准则
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跨模态融合方案：解决可见光与红外图像的语义冲突问题
技术趋势总结
综观2025年小目标检测的突破性进展，三个技术主脉络清晰显现：
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注意力机制的精细化：从MASW-YOLO的多尺度卷积注意力到RSW-YOLO的Restormer模块，注意力机制已从通道/空间的基本形式发展为多模态、长程依赖建模的精密工具。
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特征金字塔的重构：EFPN的超分辨率扩展与MASW-YOLO的渐进式特征融合，推动特征金字塔进入 “超分辨时代” 。小目标不再是被动接受下采样，而是通过主动特征重建获得专属表达空间。
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评估体系的革新：RGBT-Tiny数据集和SAFit指标填补了跨模态小目标评估的空白。其动态评估策略解决了传统IoU对小目标过于苛刻的问题，为算法发展提供精确“导航仪”。
随着边缘计算设备算力提升和新型传感器的普及，小目标检测技术正从实验室走向工业质检、精准农业、无人巡检等广阔应用场景。当机器视觉突破尺度极限，我们看到的不仅是一个更清晰的数字世界，更是智能系统与现实环境深度交互的未来图景。
