I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in g  a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   3 8 ,   N o .   3 ,  J un e   20 2 5 ,   pp.   1 765 ~ 1 781   I S S N:  2 502 - 4 7 52 ,   DO I :  10 . 11591/i j e e cs .v 3 8 . i 3 . pp 1 765 - 1 781             1765     Jou r n al  h o m e page :  ht tp: // ij e e cs . iaes c or e . c om   C GDE - Y OL O v 5n :   a   r e al - t im e   saf e t y  h e lm e t - w e ar in g d e t e c t io n   al gor ith m       Wan b o  L u o 1 ,2 ,   Ahm ad   I h s an   M oh d   Yas s in 3 ,   K h air u l   K h aiz i  M o h d   S h ar if f 3 ,  Raj e s war i  Raj u 4   1 S c h oo l  of  E l e c tr ic a l  E ngi ne e r in g, C o l le g e   of   E ngi n e e r in g,   U ni ve r s it i  T e kn o l o gi  M A R A , S ha h A la m, M a la y s ia   2 D e pa r tm e nt   of  A r ti f i c ia l  I nt e ll ig e nc e ,  L e s ha n V oc a ti o na l  a nd  T e c hni c a l  C o ll e g e ,  L e s ha n ,  C hi na   3 M ic r o w a ve  R e s e a r c h  I ns ti tu te , U ni ve r s it i  T e kn ol o gi  M A R A , S ha h A la m, M a la y s ia   4 S c h oo l  of  C o mput in g a nd M a th e ma ti c s , C o ll e g e   of  C o mput in g , I n f o r ma ti c s  a nd M a th e ma ti c s ,    U ni ve r s it i  T e kn o l o gi  M A R A ,   U i T M   T e r e ngga nu K ua la   T e r e ng ga nu C a mpus , K ua la  T e r e ngga nu, M a la y s ia       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve d  A ug   6 ,   202 4   R e vi s e d  No v   14 ,  202 4   A c c e pt e d  N o v   30 ,   202 4       D u e   t o   n u me ro u s   p arame t e rs   a n d   c a l c u l at i o n s ,   e x i s t i n g   s af e t y   h e l me t - w e ar i n g   d e t ec t i o n   m o d e l s   are   ch al l e n g i n g   t o   d e p l o y   o n   em b e d d e d   d e v i ce s .   T h e r e fo r e,   t h i s   p ap e r  p ro p o s e d   a  y o u   o n l y   l o o k   o n ce  ( Y O L O )  v 5 n - b as e d   l i g h t w e i g h t   d e t ec t i o n   a l g o ri t h m   c a l l ed   CG D E - Y O L O v 5 n   t o   ad d r e s s   t h e  s h o rt c o mi n g s   i n   t h e   f o l l o w i n g   ar e as :   ( i )  t h e   Y O L O v 5 n   al g o r i t h m   w as   s e l ec t ed   t o   m i n i mi z e   t h e  m o d e l ’ s   p ara me t e rs   a n d   c a l c u l at i o n s ,   r e d u c i n g   t h e  h ard w ar e  co s t .   ( ii )  T h e  c o n v o l u t i o n al   b l o c k   at t e n t i o n   mo d u l e  (CBA M)   w as   i n t eg rat ed   i n t o   t h e   b a c k b o n e   t o   en h a n ce   t h e   n e t w o rk ’ s   fe at u r e   e x t rac t i o n   c ap ab i l i t y .   ( i i i )  T h e   n ec k   w as   i m p ro v e d   u s i n g   t h e   e ffi ci e n t   r e - p ara me t e r i z e d   g en e ral i z e d   f e at u r e   p y ra mi d   n e t w o rk   ( e ff i c i en t   R e p G FPN )  t o   en h a n ce   t h e  mu l t i - s c a l e   o b j ec t   d e t ec t i o n   c ap ab i l i t y .   ( iv )  T h e   C3   mo d u l e   w as   i m p ro v e d   u s i n g   t h e   d e fo r m ab l e  Co n v N e t s   v 2   (D C N v 2 )  mo d u l e   t o   e n h an ce  t h e  n e t w o rk ’ s   a d ap t ab i l i t y   t o   g e o me t ri c  c h a n g e s   o f  o b j ec t s .   ( v )  T h e   co m p l e t e  i n t e rs ec t i o n   o v e r  u n i o n   (C Io U )  l o s s   w as   re p l a ce d   w i t h   fo c al - e ff i c i en t   Io U   ( f o c a l - E Io U )   l o s s   t o   r ed u ce  t h e   mi s s e d   d e t ec t i o n   rat e .   E x p e ri me n t al   r e s u l t s   d emo n s t rat e d   t h at   t h e   cu s t o mi z e d   g rad i e n t   d e s ce n t   e s t i m at i o n   ( CG D E ) - Y O L O v 5 n   ach i ev e d   a  me an   av e ra g e   p rec i s i o n   ( mA P )  5 0   o f  8 9 . 5 %   an d   rec a l l   o f  8 4 % ,   w h i ch   i s   1 %   an d   0 . 8 %   h i g h e r  t h a n   t h e   Y O L O v 5 n .   I n   p art i c u l ar,   t h e  rec al l   o f  w o r k e rs   n o t   w e ar i n g   s afe t y   h e l me t s   i n c r e as e d   b y   1 . 7 %.   Fu rt h e r mo r e ,   t h e   i m p ro v e d   mo d e l   a ch i ev e d   a  d e t ec t i o n   s p e e d   o f  6 8 . 5   f ram e s   p e r  s eco n d   (FPS),   mee t i n g   t h e   r e al - t i me  r e q u i r eme n t s .   K e y w o r d s :   C B A M   DC N v 2   E f f i c i e n t - GF P N   F o c a l - E I o U   S a f e t y   h e lm e t - we a r i n g   YO L O v 5 n   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l e  u n d e r   t h e  CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din g  A u th or :   Ahm a d  I hs a n   M o h d  Ya s s i n   M i c r o wa v e   R e s e a r c h   I n s t i t ut e ,   Uni v e r s i t i   T e k n o l o g i   M A R A   40450  S h a h   Al a m ,   S e l a n go r ,   M a l a y s i a   E m a i l :  i hs a n _ y a s s i n@u i t m . e du. m y       1.   I NT RODU C T I ON   W e a r i n g  s a f e t y   he l m e t s   r e pr e s e n t s   a n   e f f e c t i ve   m e t h o d  o f   pr ot e c t i n g  wo r ke r s   f r o m   c a s u a l t i e s .   Ne v e r t h e l e s s ,   a c c i de n t s   h a ve   o c c ur r e d  f r e que n t l y   i n   r e c e n t   y e a r s   due   to   s o m e   wo r ke r s ’   l a c k  o f   s a f e t y   a wa r e ne s s .   T h e   a c c i de n t   r a t e   i n   t h e   c o n s t r uc t i o n   i n dus t r y   i s   m a r ke d l y   hi g h e r   t h a n   t h a t  i n   ot h e r s   [ 1] .     I n   pa r t i c u l a r ,   t h e   i n c i de nc e   o f   d i s a bil i t y   r e s u l t i n g  f r o m   he a d  i nj ur i e s   i s   t h e   hi g h e s t   [ 2 ] .     I n   2022,   549   pr o duc t i o n   s a f e t y   i n c i de n t s   h a ppe n e d  i n   h o us i n g  a n d  m u ni c i p a l   e n g i ne e r i n g  pr o j e c t s   a c r o s s   C hi na ,   r e s u l t i n g  i n   622  f a t a l i t i e s ,   i nc l ud i ng   12  m a j o r   a c c i de n t s   c a us i ng  52  de a t h s   [ 3] .   I n   2023,   t h e s e   n u m be r s   we r e   584  i nc i de n t s ,   635   f a t a l i t i e s ,   8  m a j o r   a c c i de n t s ,   a n d  28  de a t h s   [ 4] .   F r o m   t h e   b e g i nn i ng   o f   2024  to   n o w ,   188  p r o duc t i o n   s a f e t y   a c c i d e n t s   h a v e   h a ppe n e d  n a t i o n w i de ,   r e s u l t i n g  i n  204  de a t h s .   Am o n g  t h e s e ,   t w o   m a j o r   a c c i de n t s   h a ve   h a ppe ne d,   r e s u l t i n g  i n   s e v e n   de a t hs   [ 5] .   C o n s e que n t l y ,   t h e   c ur r e n t   s t a t e   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 8 ,   N o .   3 ,  J un e   20 2 5 :   1 765 - 1 781   1766   pr o duc t i o n   s a f e t y   r e m a i ns   s e ve r e ,   n e c e s s i t a t i n g  r e i nf o r c e d  s a f e t y   m a n a ge m e n t   to  e n s ur e   t h e   s e c ur i t y   o f   c o n s t r uc t i o n   o pe r a t i o n s .   An a ly s i s   r e v e a l e d  s i x   m a i n   t y p e s   o f   a c c i de n t s :  f a ll in g  f r o m   h e i g h t s ,   c o l l a ps e s ,   o bj e c t   s t r i ke s ,   i nj ur i e s   f r o m   c o n s t r uc t i o n   m a c hi ne r y ,   v e hi c l e   i nj ur i e s ,   a n d   e l e c t r i c   s h o c ks .   A   c a s e   s t ud y   i n   Hu n a n   P r o vi n c e   r e v e a l e d   t h a t   i n   2023,   40  pr o duc t i o n   s a f e t y   a c c i de n t s   o c c u r r e d,   r e s u l t i n g  i n   42  f a t a l i t i e s .   Am o n g  t h e s e   i nc i d e n t s ,   26  we r e   due   to  f a l l s   f r o m   h e i g h t s ,   r e pr e s e n t i n g  65% .   S i x   i n c i de n t s   we r e   c o l l a ps e s :  f i ve   t r e n c h   p i p e   n e t wor k   c o l l a p s e s   a n d  o n e   wa l l   c o l l a ps e ,   a c c o un t i n g  f o r   15 % .   T h r e e   i n c i de n t s   we r e   o bj e c t   s t r i ke s   a n d  v e hi c l e   i nj ur i e s ,   r e pr e s e n t i n g  7. 5% .   On e   i n c i d e n t   wa s   a   c o n s t r uc t i o n   m a c hi ne r y   i n j ur y ,   a n d  o n e   wa s   a n   e l e c t r i c   s h o c k,   e a c h  r e pr e s e n t i n g  2. 5%   [ 6] .   M o s t   s a f e t y   i nc i de n t s   a r e   due   to  f a ll s   f r o m   h e i g h t s ,   c o l l a p s e s ,   a n d  o bj e c t   s t r i ke s .   T h e r e f o r e ,   t h e   s a f e t y   h e lm e t   c a n   p l a y   a   s i g ni f i c a n t   pr ot e c t i v e   r o l e   i n   t h e s e   t h r e e   t y pe s   o f   a c c i d e n t s   [ 7] .   T h e   us e   o f   s a f e t y   h e lm e t s   o n   c o n s t r uc t i o n   s i t e s   i s   a n   e f f e c t i v e   wa y   t o  r e duc e   da m a ge   f r o m   a c c i de n t s   [ 8] .   C o n s e que n t l y ,   e nh a nc i n g  t h e   a d m i n i s t r a t i o n  o f   s a f e t y   h e lm e t s   f o r   c o n s t r uc t i o n   wo r ke r s   c a n   m o r e   e f f e c t i v e ly   gua r a n t e e   t h e i r   s a f e t y   [ 9] .   C ur r e n t l y ,   t h e   pr e d o m i na n t   m e t h o d  o f   m o ni t o r i n g  wo r ke r s ’   s a f e t y   h e lm e t - we a r i n g  c o m bi ne s   m a n u a l   o bs e r v a t i o n   a n d   vi de o   s ur v e il l a n c e .   Ho we v e r ,   t h i s   a ppr o a c h   n e c e s s i t a t e s   a   s i g nif i c a n t   i nve s t m e n t   o f   h u m a n   r e s o ur c e s   a n d  i s   i nh e r e n t l y   i ne f f i c i e n t   [ 10] .   W i t h   t h e   de v e l o p m e n t   o f   c o m put e r   vi s i o n ,   o n e - s tage   o bj e c t   de t e c t i o n   a l go r i t hm s   s uc h   a s   t h e   y o u  o nl y   l o o k  o n c e   ( YO L O )   s e r i e s   a n d  t h e   s i ng l e   s h ot  m u l t i b o x   d e t e c tor   ( S S D )   s e r i e s   h a v e   b e e n   pr o p o s e d  [ 11] ,   [ 12] .   T h e   o n e - s t a ge   o bj e c t   de t e c t i o n   a l go r i t hm   r e c e i ve s   t h e   i m a g e   a t   t h e   i n put   e n d  a n d  t h e n   o u tput s   t h e   l o c a t i o n   a n d  c l a s s   o f   t h e   o bj e c t   a t   t h e   o u tpu t   e n d.   T hi s   e n d - to - e n d  t e c hn o l o g y   m a r ke d ly   e nh a n c e s   t h e   de t e c t i o n   s pe e d,   r e n de r i ng  i t   we l l - s u i t e d  t o   s c e n a r io s   wh e r e   r e a l - t i m e   pe r f o r m a n c e   i s   c r i t i c a l .   R e c e n t l y ,   m a ny  s c h o l a r s   ha v e   pr o p o s e d  de e p  l e a r ni ng - b a s e d  h e lm e t - we a r i n g  de t e c t i o n   m e t h o ds ,   m a i n ly   i nc l ud i ng  S S D - b a s e d,   YO L O v4 - b a s e d,   a n d  YO L O v5 - b a s e d  c a t e go r i e s .   T h e s e   m e t h o ds   h a ve   pr o v e n   e f f e c t i ve   i n   de t e c t i n g  wo r ke r s ’   c o m p li a n c e   w i t h   we a r i n g  s a f e t y   h e lm e t s .   I n   2022,   F e n g  a n d  H u   [ 13]   pr o p o s e d  a   h e l m e t   de t e c t i o n   m e t h o d  b a s e d  o n   t h e   i m pr o v e d  S S D  a l go r i t hm .   T h e   a l go r i t hm   u s e d  f o ur   f e a t ur e   f us i o n   m o du l e s   to  c o m bi ne   hi g h - l e v e l   w i t h   l o w - l e v e l   f e a t ur e s .   T hi s   e nh a n c e d  t h e   s e m a n t i c   i nf o r m a t i o n   o f   l o w - l e v e l   f e a t ur e s   a n d  i m pr o v e d  t h e   a l go r i t hm ’ s   de t e c t i o n   a bil i t y  f o r   s m a l l   a n d  m e d i u m - s i z e d  o bj e c t s .   T h e   a l go r i t hm   im pr o v e d  m e a n   a v e r a ge   pr e c i s i o n   ( m AP )   by   2. 2   c o m pa r e d  t o  t h e   or i g i na l   S S D  a l go r i t hm .     Z h a n   a n d  P e i   [ 14]   pr o p o s e d  a n   i m pr o v e d  h e lm e t - we a r i n g  de t e c t i o n   a l go r i t hm   ba s e d  o n   S S D   i n  2023.   F i r s t l y ,   t h e   r e s i dua l   n e t wo r k  ( R e s N et ) - 50  b a c kb o ne   r e p l a c e d  t h e   vi s ua l   g e o m e t r y   gr o up - 16  ( VGG - 16 )   b a c k b o ne   o f   t h e   S S D  a l go r i t hm   to   e n h a nc e   t h e   n e t wo r k ’ s   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   c a pa bil i t y .   F ur t h e r m o r e ,   t h e   c oo r di n a t e   a tt e n t i o n   ( C A )   m o du l e   wa s   i n t e gr a ted  i n t o  t h e   b a c k b o n e   t o   i m pr o v e   t h e   c a pt ur e   o f   o bj e c t   l o c a li z a t i o n   i nf o r m a t i o n .   T h e   i m pr o v e d  a l go r i t hm   a c hi e ve d  a   m A P   o f   94. 5% .   Al t h o ugh   t h e   S S D  a l go r i t hm   wa s   o n c e   a   r e s e a r c h   h o t s pot,   wi t h   t h e   c o n t i n ue d  e v o l ut i o n   o f   t h e   YO L O   s e r i e s ,   e s pe c i a ll y   t h e   c o m m e r c i a l   s uc c e s s   o f   YO L O v 5,   o nl y   a   h a n d f u l   o f   r e s e a r c h e r s   c ur r e n t l y   a r e   s t udy i ng  t h e   S S D  a l go r i t hm .   C a l l e   Qu i s pe   e t  al.   [ 15]   a n a l y z e d  t h e   pe r f o r m a n c e   o f   s c a l e d - YO L O v 4  a n d   s h o we d  t h a t   S c a l e d - YO L O v 4  o u t pe r f o r m e d  pr e vi o us   s t udi e s   o n   t w o  publ i c   da t a s e t s   i n   t e r m s   o f   m AP  a n d  F 1 - s c o r e .   T h e   m o de l   a c hi e v e d  a   m A P 50  o f   96. 7  a n d  F 1 - s c o r e   o f   95. 0% .     C he n   e t  al .   [ 16 ]   pr o p o s e d  a n   i m pr o v e d  YO L O v 4  m o de l   f o r   h e l m e t - we a r i n g  de t e c t i o n   i n   a e r i a l   ph o to gr a phy   i n   2022.   T h e   m o de l   f i r s t   i n c r e a s e d  th e   c ha nn e l   d im e n s i o n   o f   t h e   c o n v o l ut i o n a l   f e a t ur e   l a y e r   i n  t h e   b a c k b o n e   to  i m pr o v e   t h e   u t i li z a t i o n   o f   f i ne - gr a i n e d  f e a t ur e s .   S e c o n d l y ,   t h e   c r o s s - s t a ge   pa r t i a l   ( C S P )   s t r uc t ur e   wa s   i n t r o duc e d   i n t o   t h e   n e c k  to  e n h a n c e   t h e   a ggr e ga t i o n   e f f i c i e nc y   o f   e f f e c t i v e   f e a t ur e s   a t  d i f f e r e n t   s c a l e s .   T h e   i m pr o v e d  m o de l   a c hi e v e d  a   m A P   o f   91 . 03% .     I n   2023,   Hua n g  e t  al.   [ 17]   de s i g n e d  a n   a da pt i ve   r e c a l i b r a t e d  m u l t i - s c a l e   f e a t ur e   f us i o n   m o du l e   ( A R M F F M )   i n t e gr a t e d  i n t o  t h e   o r i g i na l   YO L O v 4  n e t wo r k  to  i m pr o v e   t h e   de t e c t i o n   a c c ur a c y   o f   s m a ll   t a r ge t s .   S e c o n d,   a   s o f t  c o m p l e t e   i n t e r s e c t i o n   o v e r   uni o n - n o n - m a xim u m   s uppr e s s i o n   ( C I o U - NM S )   p o s t - pr o c e s s i n g   a l go r i t hm   w a s   de v e l o pe d  f o r   o v e r l a pp i ng  o bj e c t   de t e c t i o n .   T h e   im pr o v e d  YO L O v 4  a l go r i t hm   a c hi e v e d  a n  a c c ur a c y   o f   95. 1%   i n   i n do o r   h e l m e t - we a r i n g  de t e c t i o n .   X i e   e t  al.   [ 18]   pr o p o s e d  a n   i m pr o v e d  h e lm e t   de t e c t i o n   a l go r i t hm   s m a ll - m e d i u m   de t e c t i o n   ( S M D ) - YO L O v 4  b a s e d  o n   YO L O v 4  i n   2023.   F i r s t ,   t h e   s que e z e - a n d - e xc i t a t i o n   n e t wo r k   ( SE - Ne t )   a tt e n t i o n  m o du l e   wa s   us e d  to  i m pr o v e   t h e   a bi li t y   o f   t h e   m o de l   b a c kb o n e   n e t wo r k   to  e x t r a c t  e f f e c t i v e   f e a t ur e s .   S e c on d,   de n s e   a t r o us   s pa t i a l   p y r a m i d  poo l i ng  ( De ns e A S P P )   r e p l a c e d  s pa t i a l   p y r a mi d  poo l i ng  ( S P P )   to  o p t i mi z e   t h e   e x t r a c t i o n   o f   g l o b a l   c o n t e x t   i nf o r m a t i o n .   T h e   m A P   o f   t h e   S M D - YO L O v 4  a l go r i t hm   o n   t h e   c us to m i z e d   da t a s e t  r e a c h e d  97. 34% .   I n   2024,   L i  e t  al.   [ 19]   p r o p o s e d  a   l i g h t we i g h t   h e l m e t   de t e c t i o n   a l go r i t hm   YO L O - PL   ( pe r s o n a l i z e d   li g h t we i g h t )   b a s e d  o n   YO L O v 4.   F i r s t ,   t h e   e nh a nc e d  pa t h   a ggr e ga t i o n   ne t wor k  ( E - P A N)   s t r uc t ur e   i m pr o v e d  t h e   de t e c t i o n   a c c ur a c y .   S e c o n d,   t h e   d i l ut e d  c o n v o l ut i o n a l   c r o s s   s t a g e   pa r t i a l   ( DC S P X)   m o dul e   w i t h   X  r e s   uni t   wa s   pr o p o s e d  to   i m pr o v e   t h e   e f f i c i e n c y .   T hi s   de t e c to r   o u t pe r f o r m e d  t h e   c ur r e n t   o b j e c t   de t e c to r   i n   t he   de t e c t i o n   o f   h e lm e t   we a r e r s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52         C GD E - Y OLO v 5n:   a  r e al - ti me   s a f e ty  he lme t - w e a r i ng  …  ( W anbo  L uo )   1767   Al t h o ugh   t h e   pe r f o r m a nc e   o f   t h e   YO L O v 4  a l go r i t hm   e x c e e d s   pr e vi o us   v e r s i o ns   o f   t h e   YO LO   s e r i e s ,   i t s   m o de l   h a s   n u m e r o us   pa r a m e t e r s   a n d  c a l c u l a t i o n s .   T o   i ll us t r a t e ,   t h e   YO L O v 5s   m o de l   e xhi bi t s   a   s i mi l a r   de gr e e   o f   a c c ur a c y   t o  t h a t   o b s e r v e d  i n   t h e   YO L O v 4  m o de l ,   y e t   i t s   s i z e   i s   o nly   o n e - t e n t h   o f   t h a t  o f   t h e   YO L O v 4  [ 20] .   C o n s e que n t l y ,   de p l o y i ng  t h e   YO L O v4 - ba s e d  s a f e t y   h e lm e t - we a r i n g  de t e c t i o n   m o de l   o n  e m b e dde d  de vi c e s   w i t h   li mi t e d  r e s o ur c e s   i s   c h a ll e n g i ng.   I n   2023,   A n   e t  al .   [ 21]   pr o p o s e d  a n   i m pr o v e d  v e r s i o n   o f   t h e   YO L O v 5 s   n e t wo r k .   T h e   n e t wor k   i n i t i a ll y   i n t e gr a t e d  t h e   g l o b a l   a t t e n t i o n   m e c h a nis m   ( G A M )   a n d  C B A M   i n t o   t h e   b a c k b o n e   a n d   n e c k  t o  e nh a nc e   t h e   n e t wor k ’ s   a bi li t y   t o   e x tr a c t   f e a t ur e s .   F ur t h e r m o r e ,   t h e   S C YL L A - I o U  l o s s   f u nc t i o n   w a s   e m p l o y e d   i ns t e a d  o f   t h e   C I o U   l o s s   f u n c t i o n   to   a c c e l e r a t e   t h e   c o n v e r ge n c e   s pe e d  a n d  a c c ur a c y   o f   t h e   pr e d i c t i o n   b o xe s .   T h e   i m pr o v e d  ne t wor k  a c hi e v e d  a   m A P 50  o f   92. 4% .   De n g  e t  al.   [ 22]   pr o p o s e d  a n   e nh a n c e d  h e lm e t - we a r i n g  de t e c t i o n   n e t wor k,   YO L O v5 - SN   i n   2023.   T h e   n e t wo r k  i ni t i a ll y   e m p l o y e d  t h e   S h u f f l e Ne t   b a c k b o ne   i ns t e a d  o f   t h e   YO L O v 5s   b a c k b o n e ,   t h e r e b y   r e duc i n g  pa r a m e t e r s .   S e c o n d l y ,   t h e   m o de l   wa s   o p t i mi z e d  t h r o ugh   qua n t i z a t i o n   a n d  l a y e r   f us i o n   o p e r a t i o n s ,   whi c h   r e s u l t e d  i n   a   r e duc t i o n   i n   c o m put i n g  po we r   a n d  a n   a c c e l e r a t i o n   o f   r e a s o ni ng.   T h e   e nh a nc e d   n e t wor k   e xhi b i t e d  a   n o t a bl e   s up e r i o r i t y   i n   t e r m s   o f   r e a s o ni n g  s pe e d  i n   c o m p a r i s o n   to  t h e   e xi s t i n g  YO L O v 5  m o de l .   I n   2024,   D o n g  e t  al .   [ 23]   e m p l o y e d  a n   e nha n c e d  o bj e c t   de t e c t i o n   a l go r i t hm   b a s e d  o n   YO L O v 5  to  i de n t i f y   h e lm e t   us a ge .   T h e   a l go r i t hm   i n i t i a l ly   i n c o r p or a t e d   a   s m a l l e r   de t e c t i o n   h e a d,   whi c h   e nh a n c e d  t h e   a l go r i t hm ’ s   c a pa bil i t y   t o  de t e c t  s m a l l   o bj e c t s .   S e c o n d l y ,   t h e   c oo r di n a t e   a tt e n t i o n   ( C A )   m o du l e   wa s   i nc o r por a t e d  to  i m pr o v e   t h e   o bj e c t   l o c a l i z a t i o n  c a pa bil i t y .   F i na ll y ,   t h e   n o r m a li z e d  wa s s e r s t e i n  di s t a n c e   ( NW D)   wa s   e m p l o y e d  i n s t e a d  o f   t h e   I o U  m e t h o d  to   qua n t i f y   t h e   s im i l a r i t y   be t we e n   b o un d i ng  b o x e s .   T h e   e nh a nc e d  m o de l   a c hi e v e d  a   m A P 50  o f   95. 09%   i n   th e   c o n t e x t   o f   h e l m e t - we a r i n g  de t e c t i o n .   I n   t h e   s a m e   y e a r ,   Ho u   e t  al .   [ 24]   i n t r o duc e d  a n   e nh a n c e d  o bj e c t   de t e c t i o n   a l go r i t hm ,   YO L O v5 - GB C W .   T h e   a l go r i t hm   i n i t i a ll y   e m p l o y e d  g h o s t   c o n v o l ut i o n   t o  t r a n s f o r m   t h e   b a c k b o n e   n e t wo r k ,   t h e r e b y   s i g nif i c a n t l y   r e duc i ng  t h e   c o m p l e xi t y   o f   t h e   m o de l .   S e c o n d l y ,   a   bi d i r e c t i o n a l   f e a t ur e   py r a mi d   n e t w o r k   ( B i F P N)   wa s   u t i li z e d  to  e n ha n c e   f e a t ur e   f us i o n ,   t h e r e by   im pr o vi n g  t h e   a bil i t y   to  de t e c t  s m a ll   o bj e c t s .   F i n a ll y ,   t h e   B e t a   wi s e - I o U  l o s s   f u n c t i o n   i s   pr o p o s e d  to  i m p r o v e   t h e   m o de l ’ s   ge n e r a li z a bil i t y .   T h e   i m pr o v e d  a l go r i t hm   a c hi e ve d  a   m A P 50  o f   94. 5% .   I pa r r a gui r r e - V i ll a n u e v a   e t  al.   [ 25]   i m p l e m e n t e d  a   pe r s o n a l   pr ot e c t i ve   e qu i p m e n t   ( P P E )   de t e c t i o n  s y s t e m   b a s e d  o n   t h e   YO L O v 5 x   o bj e c t   de t e c t i o n   a l go r i t hm   i n   2024.   T h e   s y s t e m   i ni t i a l ly   c o nv e r t e d  th e   vi de o   i n t o   f r a m e s   a n d  pe r f o r m e d  r e s o l ut i o n   a d j us t m e n t s   dur i n g  t h e   da t a   c o l l e c t i o n   p h a s e .   Ne x t ,   t h e   da tas e t   wa s   s ubj e c t e d  to  l a b e ll i ng  a n d  c l e a ns i ng,   a n d  t h e   l a b e ls   a n d  b o un d i ng  b o x e s   we r e   r e vi s e d.   F i n a ll y ,   t h e   d e t e c t i o n  m o de l   wa s   t r a i n e d  o n   a   c us to m i z e d  da t a s e t .   T h e   m o de l   a c hi e v e d  a n   a c c ur a c y   o f   91%   a n d  a   r e c a l l   o f   74%   f o r   h e lm e t s .   T h e   a c c ur a c y   o f   go ggl e s   r e a c h e d  85%   a n d  a   r e c a l l   o f   87% .   T h e   a c c ur a c y   o f   n o t  we a r i n g   a   m a s k   r e a c h e d  92%   a n d  a   r e c a l l   o f   89% .   I n   2023,   Ki s a e z e h r a   e t  al.   [ 26]   de s c r i b e d  a   s y s t e m   s t r a t e gy   b a s e d  o n   a   de e p  l e a r ni ng  m o de l   o f   t h e   YO L O V5  a r c hi t e c t ur e   f o r   r e a l - t i m e   m o ni t o r i n g  o f   wo r ke r s ’   h e lm e t s .   T h e   pr o p o s e d  s y s t e m   e m p l o y e d  f i ve   d i s t i n c t   m o de l s   o f   YO L O V5,   n a m e ly   YO L O V5 n ,   YO L O v 5s ,   YO L O v 5 m ,   YO L O v 5 l ,   a n d  YO L O v 5 x,   to  t r a i n  t h e   m o de l s   o n   a   b e s po ke   da t a s e t  c o m pr i s i n g  7 , 0 63  i m a ge s .   T he   YO L O V5 x   m o de l   e xhi b i t e d  t h e   hi g h e s t   pe r f o r m a n c e ,   a c hi e vi ng  a   m AP50  o f   95. 8% .   I n   c o n t r a s t ,   t h e   YO L O V5 n   m o de l   d e m o ns t r a t e d  t h e   f a s t e s t  de t e c t i o n   s pe e d  o f   F P S   70. 4.   K wa k  a n d  Kim   [ 27]   pr o p o s e d  a   m e t h o d  f o r   t h e   a uto m a t e d  i de n t i f i c a t i o n   o f   pe r s o n a l   pr o t e c t i v e   e qu i p m e n t ,   n a m e ly   h e lm e t s   a n d  m a s ks ,   wo r n   by   wo r ke r s   i n   i ndo or   s e tt i n g s .   F i r s t l y ,   t h e   de t e c t i o n   a l go r i t hm  wa s   ge n e r a t e d  by   t r a n s f e r   l e a r ni ng  t h e   YO L O v 5 s   a n d  YO L O v 5 m   m o de l s .   S e c o n d l y ,   t h e   t w o  m o de l s   we r e   t r a i n e d  by   a d j us t i n g  t h e   l e a r ni ng  r a t e ,   b a t c h   s i z e ,   a n d  e po c h .   Ul t i m a t e l y ,   t h e   m o de l   w i t h   t h e   o p t i m a l  pe r f o r m a n c e   wa s   s e l e c t e d  a s   t h e   m o de l   f o r   de t e c t i n g  m a s ks   a n d  h e lm e t s .   T h e   YO L O v 5s   m o de l   e xhibi t e d  t h e   m o s t   o p t i m a l   pe r f o r m a n c e ,   w i t h   a   m A P 50  o f   0. 954.   Al t h o ugh   YO L O v5 - b a s e d  m e t h o do l o g i e s   de m o ns t r a t e d  hi g h   a c c ur a c y   i n  s a f e t y   h e lm e t - we a r i n g   de t e c t i o n ,   t h e   t r a i n e d  m o de l s   h a d  n u m e r o us   pa r a m e t e r s   a n d  c a l c u l a t i o n s ,   l e a d i ng  to   hi g h   h a r dwa r e   c o s t s .   S o m e   m e t h o ds   us e d  l i g h t we i g h t   t e c h ni que s ,   l i ke   t h e   gh o s t   c o n v o l ut i o n   m o du l e   o r   S h u f f l e Ne t   b a c k b o n e ,   to  r e duc e   pa r a m e t e r s   a n d  c o m put a t i o ns .   H o we v e r ,   t h e s e   m o de l s   s t i ll   h a d  s i g ni f i c a n t   pa r a m e t e r s   a n d  c a l c u l a t i o ns .  C o n s i d e r i n g  c o s t - e f f e c t i ve n e s s ,   a   l i g h t we i g h t   m o de l   i s   a   vi a bl e   s o l ut i o n ,   de s p i t e   a   s l i g h t   c o m pr o m i s e   i n   a c c ur a c y .   T h e   YO L O v 5 n   m o de l   w i t h   1. 9  m il l i o n   pa r a m e t e r s   m e e t s   t hi s   r e qu i r e m e n t   b ut  h a s   i ns u f f i c i e n t   f e a t ur e   f u s i o n   c a p a bi li t y ,   l e a d i ng  t o  s ub o pt i m a l   de t e c t i o n   a c c ur a c y .   M o s t  da t a s e t s   i n   t h e   a b o v e   s t ud i e s   a r e   l a b e l e d  i n t o   t w o  c l a s s e s :  ‘ h e lm e t ’   a n d  ‘ pe r s o n ’ ,   r e pr e s e n t i n g   wo r ke r s   we a r i n g  a n d  n o t   we a r i n g  h e lm e t s .   Ho we v e r ,   t h e   l a be l   “ he lm e t ”   i s   i na ppr o pr i a t e   f o r   wo r ke r s   we a r i n g   s a f e t y   h e lm e t s .   M a ny   wo r ke r s ’   b o d i e s   a r e   o b s c ur e d  i n   t h e   i m a ge s ,   a n d  t h e s e   s h o ul d  b e   l a be l e d  a s   “ h e a d_w i t h _ he l m e t ”   i n s t e a d  o f   “ h e lm e t ” .   C o n s e que n t l y ,   m o de l s   t r a i n e d  w i t h   t h e s e   da t a s e t s   l a c k  r ob us t ne s s .   A dd i t i o n a ll y ,   s a m p l e s   o f   wo r ke r s   n o t  we a r i n g  he l m e t s   a r e   i ns u f f i c i e n t ,   whi c h   l e a ds   t o   m i s s e d  de t e c t i o n s   f o r   t h e s e   o bj e c t s .   F ur t h e r m o r e ,   s i n c e   im a ge s   a r e   c a pt ur e d  a t   c o n s t r uc t i o n   s i t e s ,   wo r ke r s   o c c l ude d  by   s t e e l   b a r s   a n d  b r i c k s   a r e   pr o n e   to   m i s s e d  de t e c t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 8 ,   N o .   3 ,  J un e   20 2 5 :   1 765 - 1 781   1768   B a l a n c i ng  c o s t ,   s pe e d,   a n d  a c c ur a c y   i s   c r uc i a l   f o r   de pl o y i ng  a   s a f e t y   h e lm e t - we a r i n g  de t e c to r   i n  r e a l - wo r l d  a pp li c a t i o ns .   T h e r e f o r e ,   t h e   l i g h t we i g ht   n a t u r e   o f   t h e   de t e c t i o n   m o de l ,   w i t h   m i n im a l   pa r a m e t e r s   a n d  c o m put a t i o ns ,   i s   a   s i g ni f i c a n t   f e a t ur e   o f   t h i s   pa pe r .   T h e   de t e c t i o n   m o de l   m u s t   a c hi e ve   a n   o p t i m a l   b a l a nc e   b e t we e n   a c c ur a c y   a n d  s pe e d  t o   f a c il i t a t e   t h e   i m p le m e n t a t i o n   o f   t h e   s a f e t y   h e lm e t - we a r i n g  de t e c t i o n  s y s t e m .   T h e   m a i n  c o n t r i b ut i o ns   o f   t hi s   pa pe r   a r e :   i)   I n t e gr a t i n g  C B AM s   i n t o  t h e   YO L O v 5 n   n e t wor k  e nh a n c e s   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   c a pa bil i t y ,   c o m pe ns a t i ng  f o r   t h e   de c r e a s e   i n   de t e c t i o n   a c c ur a c y   o f   a   l i g h t we i g h t   n e t wor k .   ii )   R e f i n i ng  a n d  f u s i n g  hi g h - l e v e l   s e m a n t i c   a n d  l o w - l e v e l   s pa t i a l   f e a t ur e s   us i n g  e f f i c i e n t   R e pGF P N  to   e nh a nc e   t h e   YO L O v 5 n   n e c k,   t h e r e by   im pr o vi n g  d e t e c t i o n   a c c ur a c y .   ii i )   I n t r o duc i n g  t h e   DC Nv 2  i n t o   t h e   C 3  m o dul e   of   YO L O v 5 n   e nh a nc e s   t h e   n e t wo r k ’ s   a da p t a bi li t y   t o  ge o m e t r i c   c h a n ge s   o f   o bj e c t s   a n d  i m pr o v e s   i t s   f o c us   o n   r e l e va n t   i m a ge   a r e a s ,   r e duc i n g  t h e   m is s e d   de t e c t i o n   r a t e .   i v)   R e p l a c i ng  t h e   C I o U   l o s s   o f   YO L O v 5 n   w i t h   f o c a l - E I o U  l o s s   f ur t h e r   r e duc e s   t h e   m i s s e d  de t e c t i o n   r a t e .   C o m pa r e d  w i t h   pr e vi o us   s t ud i e s ,   t hi s   pa pe r   a d j u s t s   t h e   da t a s e t  a n n o t a t i o n   s t r a t e gy   to  i m pr o v e   t h e   m o de l ’ s   r o b us t n e s s ,   whi c h   i s   be n e f i c i a l   f o r   r e a l - wo r l d  de t e c t i o n .   M o r e o v e r ,   pr e vi o us   s t udi e s   ut i li z e   m o de l s   w i t h   n u m e r o us   pa r a m e t e r s   to   a c hi e v e   hi g h   a c c ur a c y .   Ho we v e r ,   t hi s   s t ud y   i m pr o v e s   t h e   li g h t we i g h t   YO L O v 5 n   m o de l   t o  r e duc e   pa r a m e t e r s   s i g nif i c a n t l y   a n d  a c hi e v e   t h e   s a m e   hi g h - l e v e l   a c c ur a c y .       2.   T HE   P ROP OS E D   A L GO R I T HM S   2 . 1.     YOL O v5n   T h e   YO L O   s e r i e s   m o de l s   a r e   c l a s s if i e d  i n t o   f i v e   c a t e g o r i e s :  YO L O v 5 x ,   YO L O v 5 l ,   YO L O v 5 m ,   YO L O v 5s ,   a n d  YO L O v 5 n ,   ba s e d  o n   t h e i r   s i z e s .   YO L O v 5 n   h a s   t h e   l o we s t   l a t e n c y   o n   t h e   T e s l a   V1 00  b 1,   a t  o nl y   0. 6  m i ll i s e c o n ds .   T h e   o v e r a l l   a r c hi t e c t ur e   o f   t h e   YO L O   s e r i e s   i s   s i mi l a r ,   di f f e r i n g  i n   n e t wor k  d e pt h   a n d  w i dt h .   T h e   YO L O v 5 n   a r c hi t e c t ur e   c o m pr i s e s   t h e   b a c k b o ne ,   n e c k,   a n d  h e a d.   T h e   b a c k b o ne   e x t r a c t s   f e a t ur e s   f r o m   t h e   i n put   i m a ge .   T h e   ne c k  i n c l ud e s   t h e   F P N  a n d  pa t h   a ggr e ga t i o n   n e t wo r k   ( P A Ne t ) .   T h e   F P N  f u s e s   f e a tur e   m a ps   f r o m   t h e   b a c kb o n e   a n d   t h e   P A Ne t  f u r th e r   e x tr a c ts   t h e   f e a tu r e .   T h e   h e a d   pr e di c t s   o bj e c ts .   F i gu r e   1   d i s p l a y s   t h e   YO L O v 5 n   a r c hi t e c t ur e .             F i gur e   1.   YO L O v 5 n   a r c hi t e c t ur e       T h e   C o nv   m o du l e   c o n s i s t s   o f   a   c o n v o l ut i o n a l   l a y e r ,   a   b a t c h   n o r m a li z a t i o n   ( B N)   l a y e r ,   a n d  t h e   s i g m o i d  li ne a r   uni t   ( S i L U )   a c t i v a t i o n   f u n c t i o n .   T h e   C 3  m o du l e   i n c l ude s   C o nv   a n d  B o tt l e n e c k  s t r uc t u r e s ,   im pr o vi n g  t h e   r e c e pt i v e   f i e l d  a n d  r e duc i n g  c o m p ut a t i o n a l   c o m p l e xi t y .   T h e   C 3  m o du l e   i s   r e pe a t e d  t wo  a n d  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52         C GD E - Y OLO v 5n:   a  r e al - ti me   s a f e ty  he lme t - w e a r i ng  …  ( W anbo  L uo )   1769   t h r e e   t i m e s   whe n   ge ne r a t i n g  P 4  a n d  P 5  f e a t ur e   m a p s ,   r e s pe c t i v e ly ,   a n d  i s   o n ly   p e r f o r m e d  o n c e   a t   ot h e r   l o c a t i o ns .   T h e   C o n c a t  m o du l e   m e r ge s   t w o  f e a t ur e   m a p s   o f   t h e   s a m e   s i z e .   T h e   Ups a m p l e   m o du l e   do u bl e s   t h e   f e a t ur e   m a p  s i z e   w hil e   r e t a i ni ng  t h e   n u m be r   o f   c h a nn e l s .   T h e   s pa t i a l   p y r a mi d  po o l i n g  f a s t   ( S P P F )   m o du l e   e nh a nc e s   m o de l   s pe e d  a n d  a c c ur a c y   w he n   pr o c e s s i n g  i n put   i m a ge s   o f   v a r i o us   s i z e s .   T h e   ba c k b o n e   ge n e r a t e s   f i ve   f e a t ur e   m a ps :  320× 3 20  ( P 1) ,   160× 160  ( P 2) ,   80× 80  ( P 3) ,   40× 40  ( P 4) ,   a n d  20× 20  ( P 5)   t h r o ugh   a   s e r i e s   o f   do wn s a m p li n g  o pe r a t i o ns .   T h e   n e c k ’ s   F P N  us e s   c o n c a t e n a t i o n  to   f us e   t h r e e   f e a t ur e   m a ps   f r o m   t h e   b a c k b o n e :  P 3,   P 4,   a n d  P 5.   T h e   P A Ne t   f ur t h e r   e x t r a c t s   f e a t ur e s   t h r o u gh   t h r e e   do wn s a m p l i ng s   to   ge n e r a t e   s e m a n t i c a ll y   r i c h e r   f e a t ur e   m a ps   a n d  f us e s   t h e m   w i t h   F P N  f e a t ur e   m a ps .   T h e   h e a d  us e s   t h e   f us e d  P 3,   P 4,   a n d  P 5  f e a t ur e   m a ps   t o  pr e di c t   o bj e c t s .      2 . 2 .     C B AM   C B A M   wa s   pr o p o s e d  to  e nh a n c e   t h e   r e pr e s e n t a ti o n   c a pa bil i t y   o f   c o nv o l ut i o n a l   n e ur a l   n e t wor ks   ( C NN s )   [ 28] .   I t   h e l ps   t h e   ne t wor k  f o c us   o n   s i g ni f ica n t   f e a t ur e s   whil e   a tt e n ua t i n g  i n c o ns e que n t i a l   o ne s .   T h us ,   C B A M   e nh a n c e s   t h e   n e t wor k ’ s   f e a t ur e   e x tr a c t i o n   c a pa bil i t y ,   i m pr o vi n g  t h e   m o de l ’ s   a c c ur a c y .   G i v e n   a n   i n t e r m e d i a t e   f e a t ur e   m a p,   C B AM   e m p l o y s   a   s e q ue n t i a l   a ppr o a c h   to   i nf e r   t h e   a tt e n t i o n   m a ps .   T hi s   pr o c e s s   o c c ur s   a l o n g  t w o  di s t i n c t   di m e ns i o ns :  c h a nne l   a nd  s pa t i a l .   T h e n ,   t h e   a tt e n t i o n   m a ps   a r e   m u l t i p li e d  by   t h e   i nput   f e a t ur e   m a p,   r e s u l t i ng  i n  a n   a da pt i v e   r e f i ne m e n t   o f   t h e   f e a t ur e s .   T h e   C B AM   m o du l e   c o n s i s t s   o f   t wo  s ub - m o du l e s ,   n a m e l y   t h e   c h a nne l   a t t e n t i o n   m o du l e   a n d  t h e   s pa t i a l   a t t e n t i o n   m o du l e .   F i gur e   2  s h o ws   t h e   C B A M   s t r uc t ur e .           F i gur e   2 .  C B A M   s t r uc t ur e       T h e   s pa t i a l   d im e ns i o n   o f   t h e   i n put  f e a t ur e   m a p   i s   s que e z e d  to  c o m put e   t h e   c h a nne l   a t t e n t i o n  e f f i c i e n t l y .   B o t h   a v e r a ge - poo l i ng  a n d  m a x - po o l i n g   a r e   e m p l o y e d  to   a ggr e ga t e   s pa t i a l   i nf o r m a t i o n ,   ge n e r a t i n g   t w o  di s t i n c t   s pa t i a l   de s c r i pt o r s :    a n d  .   Af t e r   a ppl yi ng   a   t w o - di m e n s i o n a l   c o nv o l ut i o n   l a y e r   w i t h   a   ke r n e l   s i z e   o f   1  to   e a c h   de s c r i pt or ,   t h e   o u t pu t   f e a t ur e   v e c t o r s   a r e   m e r ge d  us i ng  e l e m e n t - wi s e   s u mm a t i o n ,   a n d   a  s i g m o i d  f u n c t i o n   i s   s ubs e que n t l y   pe r f o r m e d   to   ob t a i n   a   o n e - d i m e ns i o n a l   c h a nn e l   a tt e n t i o n   m a p  .   T h e     i s   m u l t i p li e d  e l e m e n t - wi s e   w i t h   t h e   or i g i na l   f e a t ur e   m a p  t o  ge n e r a t e   t h e   c h a nn e l - r e f i ne d  f e a t ur e   ′ .     A   r e duc t i o n   r a t i o   o f   16  i s   us e d  t o  r e duc e   pa r a m e t e r   o v e r h e a d .    F ur t h e r m o r e ,   t h e   c h a nn e l - r e f i ne d  f e a t ur e   m a p   ′   i s   a ggr e ga t e d   us i n g  t w o   p oo l i n g  o pe r a t i o ns ,   ge n e r a t i n g  t w o - di m e n s i o n a l   m a ps :     a n d  .   T h o s e   a r e   t h e n   c o n c a t e na t e d  a n d  c o n v o l ve d  by   a   t wo - d i m e n s i o na l   c o nv o l ut i o n   l a y e r ,   pr o duc i n g  a   t w o - di m e n s i o na l   s p a t i a l   a t t e n t i o n   m a p   .   T h e     i s   m u l t i p li e d  e l e m e n t - w i s e   w i t h   c h a nn e l - r e f i ne d  f e a t ur e   ′   to   o b t a i n   t h e   f i na l   o ut pu t  ′′ .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 8 ,   N o .   3 ,  J un e   20 2 5 :   1 765 - 1 781   1770   2 . 3 .     E f f icie n t   Re p GF P N   T h e   GF P N  a im s   t o   e n h a n c e   t h e   f u s i o n   a n d  e x p r e s s i o n   c a pa bil i t y   o f   t h e   m u l t i - s c a l e   f e a t ur e   by   im pr o vi n g  upo n   t h e   t r a di t i o na l   F P N  [ 29] .   I t  a l l o w s   t h e   n e t wor k   to   e s t a bl i s h   m o r e   d i r e c t   c o n n e c t i o n s   b e t we e n   f e a t ur e   m a ps   o f   d if f e r e n t   s c a l e s ,   f ur t h e r   e nh a n c i ng  t h e   e x pr e s s i v e n e s s   o f   f e a t ur e s .   Ho we v e r ,   t h e   l a t e n c y   o f   t h e   GF P N - ba s e d  m o de l   i s   m u c h   hi g he r   t h a n   t h e   F P N - b a s e d  m o de l .   T he r e f o r e ,   t h e   e f f i c i e n t   R e pGF P N  wa s   pr o p o s e d  to  a ddr e s s   t h i s   i s s ue   [ 30] .   C o n c e r ni ng  to p o l o g i c a l   s t r uc t ur e   o p t i mi z a t i o n ,   t h e   ef f i c i e n t   R e pGF P N  us e s   di f f e r e n t   n u m b e r s   o f   c h a nne l s   u n de r   d i f f e r e n t   s c a l e   f e a t ur e s ,   whi c h   c a n   f l e xi b ly   c o n t r o l   t h e   e x pr e s s i ve   po we r   o f   hi g h - l e ve l   f e a t ur e s   a n d  l o w - l e v e l   f e a t ur e s   un de r   t h e   c o n s t r a i n t   o f   l i g h t we i g h t   c o m put a t i o n .   C o n c ur r e n t l y ,   i t   r e m o v e s   i n e f f i c i e n t   ups a m p l i ng  c o nne c t i o n s   i n  f e a t ur e   f us i o n .   C o n c e r ni ng  f u s i o n   m e t h o ds ,   t h e   e f f i c i e n t   R e pGF P N  us e s   t h e   f us i o n   bl o c k  ( F B )   to   pe r f o r m   f e a t ur e   f us i o n .   T he   F B   i n t r o duc e s   t e c h n o l o g i e s   s uc h   a s   c r o s s - s t a ge - pa r t i a l   ( C S P )   c o n n e c t i o n ,   r e pa r a m e t e r i z a t i o n   m e c h a ni s m,   a n d  m u l t i - l a y e r   a ggr e ga t i o n   c o nn e c t i o n   to  i m pr o v e   t h e   f us i o n   e f f e c t   f ur t h e r .   F i gur e   3  d i s p l a y s   t h e   a r c hi t e c t ur e   o f   t h e   e f f i c i e n t   R e pG F P N.   G i v e n   t h r e e   f e a t ur e   m a ps   w i t h   d i f f e r e n t   s i z e s ,   t h e   E f f i c i e n t   R e pGF P N  e f f e c t i v e ly   f u s e d  t h e s e   m u l t i - s c a l e   f e a t ur e   m a ps .           F i gur e   3 .  E f f i c i e n t   R e p GF P N   s t r uc t ur e       2 . 4 .     DC Nv2   T h e   de f o r m a bl e   C o nv N e t s   ( DC N)   e x t e n ds   t h e   c l a s s i c   C NN   a r c hi t e c t ur e   a n d  i n t r o duc e s   a   de f o r m a bl e   c o n v o l ut i o n   o pe r a t i o n   [ 31] .   T hi s   c a n   c a pt ur e   l o c a l   ge o m e t r i c   de f o r m a t i o n s   i n   t h e   i n put   i m a ge   to   i m p r o v e   t h e   m o de l ’ s   a da pt a bil i t y   a n d  a c c ur a c y   t o   di f f e r e n t   s c e n a r i o s ,   e s pe c i a ll y   o bj e c t   de f o r m a t i o n   a n d  o c c l u s i o n .   T h e   DC N  us e s   de f o r m a bl e   c o n v o l ut i o n   to  a l l o w  t h e   l o c a t i o n   o f   t h e   f il t e r   to  s hi f t   r e l a t i v e   to  t h e   r e gu l a r   gr i d  to   a da pt   to   t h e   l o c a l   d e f o r m a t i o n   o f   t h e   im a g e .   C o n c ur r e n t l y ,   i t   us e s   m u l t i - l e v e l   p y r a mi d  po o l i ng  to   c o m bi n e   i n f o r m a t i o n   a t   m u l t i p l e   s c a l e s ,   e n a bli ng  t h e   m o de l   to  h a n d l e   de f o r m a t i o n s   o f   d i f f e r e n t   r a n ge s .     Ho we v e r ,   t h e   vi s ua li z a t i o n   r e s u l t s   o f   DC N  s h o w  t h a t   t h e   c or r e s po n di n g  po s i t i o n   o f   i t s   r e c e pt i ve   f i e l d  e x c e e d s   t h e   o bj e c t   r a n ge ,   r e s ul t i n g  i n   t h e   f e a t ur e   b e i n g  un a f f e c t e d  by   t h e   i m a ge   c o n t e n t .   T h e r e f o r e ,   t h e   DC N v 2  wa s   pr o p o s e d  to  a ddr e s s   t hi s   i s s ue   [ 32] .   T h e   DC N v 2  e nh a n c e s   t h e   m o de l li ng  po we r   f o r   l e a r ni ng  de f o r m a bl e   c o nv o l ut i o ns   a n d  i n t r o duc e s   t h e   m o du l a t i o n   m e c h a ni s m   t h a t   e x pa n d s   t h e   s c o pe   o f   de f o r m a t i o n   m o de ll i ng.     2 . 5 .     CI oU   C o n c e r ni ng  t h e   e v a l ua t i o n   m e t r i c   f o r   b o un d i n g  b o x   r e gr e s s i o n ,   t h e   m o s t   p r e v a l e n t   m e t r i c   i s   t h e   I o U .   Due   to  t h e   i nh e r e n t   de f i c i e n c i e s   o f   I o U,   t h e   b o un d i n g  b o x   r e gr e s s i o n   l o s s   f u n c t i o n   us u a l ly   a ggr e ga t e s   s o m e   ge o m e t r i c   i n d i c a t o r s   b a s e d  o n   I o U,   i n c l ud i ng  t h e   di s t a n c e ,   o v e r l a pp i ng  a r e a ,   a n d  a s pe c t  r a t i o   b e twe e n   t h e   pr e d i c t e d  a n d  gr o un d  t r u t h   b o x es .   T h e   C I o U  l o s s   i s   e m p l o y e d  i n   t h e   YO L O v 5  n e t wo r k ,   whi c h   c o n s i d e r s   t h r e e   im po r t a n t   ge o m e t r i c   f a c t or s :  t h e   o v e r l a p  a r e a ,   th e   c e n t r a l   po i n t   di s t a n c e ,   a n d  t h e   a s pe c t   r a t i o .   G i v e n   a   pr e d i c t e d  b o x     a n d  a   gr o un d  t r u t h   b o x    ,   t h e   C I o U  l o s s   c a l c u l a t i o n   f o r m u l a   i s   g i ve n   i n   ( 1) .     = 1 −  +   2 ( ,  ) ( ) 2 + ( ℎ ) 2 +      ( 1)     W h e r e     a n d  ℎ   de n o t e   t h e   w i dt h   a n d  h e i g h t   o f   t h e   s m a ll e s t   e n c l o s i ng  b o x   t h a t   c o v e r s   t w o   b o x e s .   ( ∙ )   de n o t e s   t h e   E uc l i de a n   d i s t a n c e   b e t we e n   t h e   c e n t e r   po i n t   o f   t h e   pr e d i c t e d  a n d  gr o un d  tr u t h   b o x e s .     i s   a   po s i t i v e   t r a de - o f f   pa r a m e t e r ,   i t s   c a l c u l a t i o n   f o r m u la  i s   g i v e n   i n   ( 2) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52         C GD E - Y OLO v 5n:   a  r e al - ti me   s a f e ty  he lme t - w e a r i ng  …  ( W anbo  L uo )   1771   =   ( 1 − )   +     ( 2 )     W h e r e     i s   us e d  to   m e a s ur e   t h e   c o n s i s t e nc y   o f   a s pe c t  r a t i o ,   i t s   c a l c u l a t i o n   f o r m u l a   i s   g i v e n   i n   ( 3) .     =   4 2 ( − 1  ℎ  −   − 1 ℎ ) 2   ( 3 )     W h e r e      a n d  ℎ    de n o t e   t h e   w i dt h   a n d  h e i g h t   o f   t h e   gr o un d  t r u t h   b o x ,   whil e     a n d  ℎ   de n ot e   t h e   w i dt h  a n d  h e i g h t   o f   t h e   pr e d i c t e d  b o x .   T h e   C I o U  i s   s u bj e c t   to  t h e   f o l l o w i ng  l im i t a t i o ns .   I f   t h e   a s pe c t   r a t i o s   o f   t h e   pr e d i c t e d  b o x e s   a n d  t h e   gr o un d  tr u t h   b o x   a r e   i de n t i c a l ,   t h e   pe n a l t y   t e r m   a s s o c i a t e d  wi t h   t h e   a s pe c t   r a t i o   i s   a l wa y s   z e r o .   C o n s e que n t l y ,   i t   i s   un a bl e   to   a s c e r t a i n   whi c h   pr e d i c t i o n   b o x   i s   m o r e   a c c ur a t e .   F ur t h e r m o r e ,   t h e   C I o U   e n h a n c e s   t h e   pr e c i s i o n  o f   o bj e c t   l o c a l i z a t i o n .   Ho we v e r ,   t hi s   m a y   r e s u l t   i n   t h e   m i s s e d  de t e c t i o n   o f   s o m e   o bj e c t s .       3.   M E T HO D   T hi s   pa pe r   i m pr o v e d  t h e   YO L O v 5 n   n e t wor k  i n   f o ur   c o m po n e n t s .   T h e   f i r s t   wa s   t h e   i n t e gr a t i o n   o f   t h r e e   C B AM s   i n t o   t h e   YO L O v 5 n   ba c k b o n e   ne t wo r k   to  e nh a n c e   a c c ur a c y .   T h e   s e c o n d  i m pr o v e m e n t   wa s   to  o p t i mi z e   t h e   YO L O v 5 n   ne c k  us i ng  t h e   e f f i c i e n t   R e pGF P N,   whi c h   e n a bl e d  t h e   e f f e c t i v e   f us i o n   o f   m u l t i - s c a le   f e a t ur e   m a p s ,   t h us   f ur t h e r   i m pr o vi ng  a c c ur a c y .   S ub s e qu e n t l y ,   t h e   DC N v 2  m o du l e   wa s   i n t r o duc e d  a s   a n  im pr o v e m e n t   f o r   t h e   C 3  m o du l e   o f   YO L O v 5 n .   T hi s   m o d if i c a t i o n   e nh a n c e d  t h e   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   c a pa bil i t y   o f   t h e   de f o r m a bl e   a n d  o c c l ude d  o bj e c t s   to   de c r e a s e   t h e   mi s s e d  de t e c t i o n   r a t e .   F i n a ll y ,   f o c a l - E I o U  wa s   i n t r o duc e d  a s   a   r e pl a c e m e n t   f o r   C I o U  to   r e duc e   th e   mi s s e d  de t e c t i o n   r a t e   f ur t h e r .   T h e r e f o r e ,   t h e   i m pr o v e d   a l go r i t hm   wa s   c a l l e d  C GD E - YO L O v 5 n .     3 . 1.     I n t e gr at ion   of   CB A M   Al t h o ugh   C B AM   c a n   b e   i n t e gr a t e d  a ny w h e r e   i n   t h e   YO L O v 5 n   n e t wo r k,   t h e   d i f f e r e n t   n u m b e r s   a n d   l o c a t i o ns   o f   i n t e gr a t i n g  C B A M s   w il l   r e s u l t   i n   d i f f e r e n t   o u t c o m e s .   T h e   n u m be r   o f   i n t e gr a t i n g  C B AM s   d i r e c t ly   a f f e c t s   t h e   n u m b e r   o f   ne t wor k  pa r a m e t e r s ,   pa r t i c u l a r l y   w h e n   t h e   i n t e r m e d i a t e   f e a t ur e   m a p  c o n t a i ns   nu m e r o us   c h a nne l s .   T h r o ugh   t h e   i nv e s t i ga t i o n   o f   t h e   YO L O v 5 n   n e t wo r k ,   i t   wa s   f o un d  t h a t   t h e   YO L O v 5 n   b a c k b o ne   ge n e r a t e d   f e a t ur e   m a ps   o f   80× 80,   40× 40,   a n d  20 × 20  s i z e s   a n d  f us e d   t h e   f e a t ur e   m a p s   w i t h   t h e   s a m e   s i z e   o b t a i n e d  by   up s a m p l i ng  i n   t h e   n e c k.   T h e s e   t h r e e   f u s e d  f e a t ur e   m a ps   pr e d i c t e d  s m a ll ,   m e d i u m ,   a n d  l a r ge   o bj e c t s .   T h e r e f o r e ,   t h i s   pa pe r   i n t e gr a t e d   C B A M s   a f t e r   t h e   t h r e e   f e a t ur e   m a p s   i n   t h e   b a c kb o n e   o r   n e c k   to  e x t r a c t   f e a t ur e s   e f f i c i e n t l y .   F i gur e   4  s h o ws   t h e   i n t e gr a t i o n   o f   C B AM s   i n   t h e   ba c k b o n e .     T h r e e   C B A M s   a r e   i n t e gr a t e d  a f t e r   t h e   P 3,   P 4,   a n d  P 5  l a y e r s ,   a s   s h o wn   i n  t h e   y e l l o w  a r e a .   T h e   m e t h o do l o g y   e m p l o y e d  f o r   t h e   i n t e gr a t i o n   o f   C B AM   i n t o  t h e   n e c k  wa s   a na l o go us .   T h r e e   a bl a t i o n  e x pe r im e n t s   we r e   c o n duc t e d   to   i de n t i f y   t h e   m o s t   e f f e c t i ve   m e t h o d  o f   i n t e gr a t i n g  C B A M .             F i gur e   4 .  I n t e g r a t i n g  C B A M s   i n   t h e   b a c k b o ne       3 . 2 .     I m p r ovin g  t h e   YOL O v5n   n e c k   T hi s   pa pe r   e m p l o y ed   t h e   e f f i c i e n t   R e pGF P N  a s   t h e   YO L O v 5  n e c k  to  r e f i ne   a n d  f u s e   hi g h - l e v e l  s e m a n t i c   a n d  l o w - l e v e l   s pa t i a l   f e a t ur e s .  F i gur e   5  d i s p l a y s   t h e   i m pr o v e m e n t   o f   t h e   YO L O v 5 n   n e c k  us i n g  t h e   e f f i c i e n t   R e pG F P N.   T h e   F B   i n c l ud e s   t h e   c o n c a t e n a t i o n   a n d  C S P S t a ge   m o du l e s ,   e nc l o s e d  by   a   pur p l e   li ne .   T h e   c o n c a t e n a t i o n   m o du l e   f us e s   f e a t ur e   m a p s   f r o m   d i f f e r e n t   l a y e r s ,   hi g hli g h t e d  i n   gr e e n   a r e a s .   T h e   C S P S t a ge   m o dul e   pe r f o r m s   e x c e ll e n t l y   i n   de e p  n e t w o r ks ,   hi g hli g h t e d  i n   y e ll o w  a r e a s .   T h e   f i r s t   F B   f us e s   t h e   f e a t ur e   m a p s   o f   P 5  a n d  P 4  f r o m   t h e   ba c k b o n e .   S i mi l a r l y ,   t h e   s e c o n d  F B   f us e s   t h e   f e a t ur e   m a ps   o f   P 4  a n d  P 3.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 8 ,   N o .   3 ,  J un e   20 2 5 :   1 765 - 1 781   1772   T h e   t hi r d  F B   f u s e s   o nl y   t h e   f e a t ur e   m a p  o f   P 3.   T h e   f o ur t h   F B   f ur t h e r   f us e s   t h e   f e a t ur e   m a p  o f   P 4.   T h e   f i f t h  F B   f ur t h e r   f us e s   t h e   f e a t ur e   m a p s   o f   P 5  a n d  P 4 .   F i gur e   6   s h o ws   t h e   C S P S a t g e   s t r uc t u r e .           F i gur e   5.   I m pr o v e m e n t   o f   t h e   YO L O v 5 n   n e c k           F i gur e   6.   C S P S t a ge   s t r uc t u r e       B N  de n o t e s   t h e   b a t c h   n o r m a li z a t i o n   l a y e r .   T h e   N  s y m b o l   i nd i c a t e s   t h e   n u m be r   o f   r e pe t i t i o n s   o f   t h e   m o du l e .   T h e   C   s ym b o l   r e pr e s e n t s   t h e   c o n c a t e n a t i o n   m o du l e .   T h e   C S P S t a ge   m o du l e   r e c e iv e s   t h e   c o n c a t e n a t e d  f e a t ur e   m a p.   T h e   f e a t ur e   m a p  s p l i t s   i n t o   t w o   di s t i nc t   b r a n c h e s   to   o b t a i n   r e f i ne d  f e a t ur e   m a ps .   T h e n ,   t h e s e   f e a t ur e   m a ps   a r e   c o n c a t e n a t e d  a n d  pa s s e d  t h r o ugh   a   1 × 1  c o n v o l ut i o n   l a y e r   to   ge n e r a t e   t h e   f i na l  o u t pu t.     3 . 3 .     I m p r ovin g  t h e   C3  m od u l e   T h e   DC N v 2  m o du l e   wa s   i n t r o duc e d  i n t o   t h e   or i g i na l   C 3  m o du l e   o f   Y OL O v 5 n   t o   e n h a n c e   t h e   a da pt a bi li t y   t o   de f o r m e d  a n d  o c c l ude d  o bj e c t s ,   th e r e by   r e du c i n g  t h e   m i s s e d  de t e c t i o n   r a t e   o f   t h e   m o de l .   S tr uc t ur e s   o f   t h e   C 3_DC Nv 2,   B ott l e n e c k,   a n d   B ott l e ne c k_DC N v 2  m o du l e s   a r e   s h o wn   i n   F i gur e   7.     T h e   i m pr o v e d  C 3  m o dul e ,   C 3_DC Nv 2,   i s   s h o wn   in   F i gur e   7( a ) .   T h e   i n put   f e a t ur e   m a p  wa s   s u bj e c t e d  to   t w o   r e f i ne m e n t   pr o c e s s e s .   I n   t h e   l e f t   b r a n c h ,   t h e   i n put   f e a t ur e   m a p  pa s s e d  t h r o ugh   a   C o n v B NS i L U  s t r u c t ur e   to  r e duc e   t h e   n u m be r   o f   c h a nne l s   to  h a l f .   I n   t h e   r i g h t   b r a n c h ,   t h e   i n put   f e a t ur e   m a p  s e que n t i a l ly   p a s s e d   t h r o ugh   a   C o n vB NS i L U  s t r uc t ur e   a n d  a   B ott l e ne c k_DC N v 2  s t r uc t ur e .   Af t e r   t h a t,   t h e   t w o   r e f i n e d  f e a t ur e   m a ps   we r e   c o n c a t e n a t e d.   T h e   c o n c a t e n a t e d  f e a t ur e   m a p  wa s   pa s s e d  t h r o ugh   a   C o n vB NS i L U  s t r uc t ur e   to   ge n e r a t e   t h e   f i na l   o ut pu t.   F i gur e   7( b )   s h o ws   t h e   B ott l e n e c k  s t r uc t ur e   o f   t h e   o r i g i na l   C 3  m o du l e .   I n   t h e   l e f t   b r a n c h ,   t h e   S h o r t c u t   r e p r e s e n t e d  t h e   r e s i dua l   c o nn e c t i o n ,   w hi c h   wa s   us e d  t o  a c c e l e r a t e   t h e   c o n v e r ge n c e   o f   t h e   m o de l   a n d  im pr o v e   t h e   m o de l ’ s  a c c ur a c y .   I n   t h e   r i g h t   b r a n c h ,   t h e   i n put   f e a t ur e   m a p  s e que n t i a ll y   pa s s e d  t h r o ugh   t wo   C o n vB NS i L U  s t r uc t ur e s   wi t h   ke r n e l   s i z e s   o f   1   a n d  3.   F i na l ly ,   t h e   t w o  r e f i ne d  f e a t ur e   m a ps   we r e   a dde d   e l e m e n t - w i s e   to  ge n e r a t e   t h e   o u t pu t  f e a t ur e   m a p.   F i gur e   7( c )   s h o ws   t h e   B ott l e n e c k_DC N v 2  s t r u c t ur e   o f   t h e   C 3_DC Nv 2  m o du l e .   T h e   DC N v 2   s t r uc t ur e   s upe r s e de d  t h e   C o nv B NS i L U  s t r uc t ur e   to  e nh a n c e   t h e   c a pa c i t y   f o r   f e a t ur e   e x t r a c t i o n .   F i gur e   8  d i s p l a y s   t h e   im pr o v e d  a r c hi t e c t ur e   o f   t h e   YO L O v 5 n   b a c k b o n e   w i t h   C 3_DC N v 2  m o du l e s .   S i n c e   t h e   ba c kb o ne   c o m pr i s e d   f o ur   C 3  m o du l e s ,   f o ur   a bl a t i o n   e x pe r im e n t s   we r e   c o n duc t e d  to   a s c e r t a i n   t h e   i n f l ue n c e   o f   t h e   n u m be r   o f   C 3_ DC N v 2  m o du l e s   a n d  t h e   c o nf i gur a ti o n   o f   t h e s e   m o du l e s   o n   t h e   m o de l   pe r f o r m a nc e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52         C GD E - Y OLO v 5n:   a  r e al - ti me   s a f e ty  he lme t - w e a r i ng  …  ( W anbo  L uo )   1773         ( a )   ( b )   ( c )     F i gur e   7 .  T h r e e   m o du l e s ’   s t r uc t u r e s :   ( a )   C 3_DC Nv2,   ( b )   B ott l e n e c k,   a n d  ( c )   B ott l e n e c k_DC N v 2           F i gur e   8 .  YO L O v 5 n   ba c k b o n e   w i t h   C 3_ D C N v 2   m o dul e s       3 . 4 .  Re p l ac in g  t h e   CI oU  wit h   F oc al - E I oU   C o m pa r e d  to   t h e   C I o U   l o s s ,   t h e   E I o U  l o s s   di r e c t l y  m i n im i z ed   t h e   di s c r e pa n c i e s   i n   w i dt h   a n d  h e i g h t   b e t we e n   t h e   gr o un d  t r u t h   b o x   a n d  t h e   pr e d i c t e d  b o x   by   s p li t t i n g  t h e   a s pe c t   r a t i o .   T hi s   m a y   r e duc e   t h e   l o c a li z a t i o n   pr e c i s i o n   t o  i n c r e a s e   t h e   r e c a ll ,   t h e r e by   r e duc i ng  t h e   m i s s e d  de t e c t i o n   r a t i o .   T h e   E I o U  l o s s   c a l c u l a t i o n   f o r m u l a   i s   g i ve n   i n   ( 4) .     = 1 −  +   2 ( ,  ) ( ) 2 + ( ℎ ) 2 + 2 ( ,  ) ( ) 2 + 2 ( ℎ , ℎ  ) ( ℎ ) 2   ( 4 )     F ur t h e r m o r e ,   i n s p i r e d  by   t h e   f o c a l   l o s s ’ s   i d e a ,   a   r e we i g h t e d  E I o U   l o s s ,   F o c a l - E I o U ,   wa s   de s i g ne d  to  e nh a nc e   t h e   c o n t r i b ut i o n s   o f   hi g h - qua l i t y   pr e d i c t e d   b o x e s   i n   m o de l   o p t i mi z a t i o n ,   whil e   s i m u l t a n e o us l y   s uppr e s s i ng  t h e   c o n t r i b ut i o n s   o f   l o w - qua l i t y   o n e s .   T h e   F o c a l - E I o U  l o s s   c a l c u l a t i o n   f o r m u l a   i s   g i ve n   i n   ( 5) .      − =  ∙   ( 5 )     W h e r e   = 0 . 5   de n ot e s   t h e   de gr e e   o f   i nhi b i t i o n   o f   o u t l i e r s .   T o  e n s ur e   a   f a i r   c o m pa r i s o n ,   a bl a t i o n   e x pe r im e nt s   we r e   c o n duc t e d   to  e v a l u a t e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   C I o U,   f o c a l - C I o U,   E I o U ,   a n d  f o c a l - E I o U  l o s s e s .       4.   RE S UL T S   AN D  DI S CU S S I ON   S i n c e   t h e   de t e c t i o n   r a t e   o f   wor ke r s   n ot  we a r i n g  he l m e t s   i n   t h e   c o n s t r uc t i o n   i n du s t r y   t a ke s   pr i o r i t y   o v e r   t h e   pr e c i s i o n   o f   l o c a t i n g  t h e   o bj e c t ,   t h e   pr e c i s i o n   c a n   be   a ppr o p r i a t e l y   r e duc e d  to  i n c r e a s e   th e   r e c a l l .   A c c o r d i n g ly ,   t h e   m AP50   a n d  r e c a l l   m e t r i c s   o f   t h e   YO L O v 5 n   a n d  i m pr o v e d  m o de l s   a r e   pr i m a r il y   s u bj e c t e d  to  c o m pa r i s o n .   T hi s   pa pe r   us e d  t h e   YO L O v 5 n  m o de l   a s   t h e   b a s e li ne   f o r   pe r f o r m a n c e   c om pa r i s o n .   S ub s e qu e n t l y ,   t h e   f i na l   im pr o v e d  m o de l   wa s   de p l o y e d  o n   t h e   J e t s o n   Or i n   Na n o   t e r m i na l   f o r   r e a l - t i m e   de t e c t i o n   o f   s a f e t y   h e lm e t   us a ge .     4 . 1.     E x p e r im e n t a l   d at a s e t   an d   e n v ir on m e n t   T h e   da t a s e t  e m p l o y e d  i n   t hi s   pa pe r   wa s   de r i v e d  f r o m   t h e   o pe n - s o ur c e   da t a s e t  S HE L 5K   [ 33] .     T h e   da t a s e t  c o m pr i s e d  s i x   c l a s s e s :  “ h e lm e t ” ,  “ h e a d - w i t h - h e lm e t ” ,  “ pe r s o n - w i t h - h e lm e t ” ,  “ h e a d ” ,  “ p e r s o n - no - h e lm e t ” ,   a n d  “ f a c e ” .   Ho we v e r ,   a n   i n c r e a s e   i n   t h e   n u m be r   o f   c a t e go r i e s   r e s u l t s   i n  a   n o t a bl e   r e duc t i o n   i n   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 8 ,   N o .   3 ,  J un e   20 2 5 :   1 765 - 1 781   1774   a c c ur a c y   o f   t h e   t r a i n e d  m o de l .   T h e r e f o r e ,   t h e   “ h e lm e t ” ,  “ h e a d ” ,   a n d  “ f a c e ”   c a t e gor i e s   o f   t h e   o r i g i na l   S HE L 5K   da t a s e t   we r e   un l a b e l e d.   F ur t h e r m o r e ,   t hi s   l a b e ll i ng  s t r a t e g y   a ddr e s s e d  t h e   i s s ue   o f   t h e   un r e a s o n a bl e   l a b e ll i ng  o f   s o m e   da t a s e t s .   A   tot a l   o f   5, 000  i m a ge s   we r e   c o l l e c t e d,   c o m pr i s i ng  t h r e e   c l a s s e s .   T h e   c a t e g o r i e s   we r e   a s   f o l l o ws :  “ pe r s o n - w i t h - h e lm e t ” ,  “ he a d - w i t h - h e lm e t ” ,   a n d  “ pe r s o n - no - h e lm e t ” .   F i n a ll y ,   t h e   da t a s e t   wa s   r a n do m ly   d i v i de d  i n t o   a   tr a i ni ng  s e t   a n d  a   v a l idat i o n   s e t   i n   a   r a t i o   o f   9:1.   T h e   e x p e r i m e n t a l   e nvi r o nm e n t   f o r   tr a i ni ng  de s c r i b e d  i n   t hi s   pa pe r   wa s   c o nf i gur e d  w i t h   t h e   f o l l o w i n g  h a r dwa r e   a n d  s o f t wa r e :  t h e   C P U  pr o c e s s o r   wa s   a n   I n t e l   i 7 - 13400 K F ,   a n d  t h e   gr a p hi c s   c a r d  wa s   a n  NV I DI A   Ge F o r c e   R T X  3060  wi t h   12G  gr a phi c   me m o r y .   T h e   s o f t wa r e   s y s t e m   wa s   W i ndo ws   11,   wi t h   C UD A  v e r s i o n   11. 8,   P y t o r c h   v e r s i o n   2. 0. 1,   tor c hvi s i o n   0. 15. 2  a n d  P y t h o n   v e r s i o n   3. 8. 17.   T h e   tr a i ni ng  s e t t i n gs   we r e   b a t c h   s i z e   32,   i n put   i m a ge   s i z e   640  ×   640,   a n d  200  e po c h s .   T h e   de p l o y m e n t   e n vi r o nm e n t   wa s   c o nf i gur e d  w i t h   t h e   f o l l o w i n g  ha r dwa r e   a n d  s o f t wa r e :  t h e   J e t s o n   Or i n   Na n o   h a d  20  T OPs   A I   pe r f o r m a n c e ,   a   1. 5  GH z   C P U,   a n d  a   4G  m e m o r y .   T h e   s o f t wa r e   s y s t e m   w a s   U b u n t u   20. 04 ,   wi t h   C UD A   v e r s i o n   11. 4 ,  J e t pa c k  5. 1. 1,   T e n s o r R T   8. 5 . 2. 2 ,   tor c h   v e r s i o n   1 . 11 . 0 ,   tor c h vi s i o n   0. 1 2 . 0   a n d  P y t h o n   v e r s i o n   3. 8. 1 3 .     4 . 2.     E x p e r im e n t a l   r e s u l t s   of   im p r ovin g  YOL O v5n   4 . 2. 1.   I n t e gr at ion   of   CB A M s   T h r e e   a bl a t i o n   e x pe r im e n t s   a r e   c o n duc t e d   to   v e r i f y   t h e   e f f e c t i ve n e s s   o f   t h e   i n t e gr a t e d   C B A M s .   T a bl e   1  pr e s e n t s   t h e   pe r f o r m a nc e   c o m pa r i s o n   o f   t he   YO L O v 5 n   m o de l   a n d  m o de l s   i n t e gr a t e d  C B A M s .   C B A M - 1  i nd i c a t e s   t h a t   C B A M s   a r e   s o l e ly   i nc o r po r a t e d  i n to   t h e   b a c k b o ne   o f   YO L O v 5 n .   C B AM - 2  pr e s e n t s   t h a t   C B A M s   a r e   o nly   i n t e gr a t e d  i n t o  t h e   n e c k  o f   YO L O v 5 n .   C B A M - 3  i nd i c a t e s   t h a t   C B A M s   a r e   in t e gr a t e d   i n t o   b ot h   t h e   b a c k b o n e   a n d  n e c k  o f   YO L O v 5 n .   T h e   e x pe r i m e n t a l   r e s u l t s   de m o ns t r a t e d  t h a t   i n t e gr a t i n g  C B AM s   i m pr o v e d  t h e   m o de l ’ s   a c c ur a c y .   C o m pa r e d  to  t h e   YO L O v 5 n   m o de l ,   t h e   C B AM - 1  m o de l   a c hi e ve d  t h e   hi g h e s t   m A P 50  o f   89. 1% ,   r e pr e s e n t i n g  a   0. 6%   i nc r e a s e   a n d  a   s li g h t   r i s e   o f   11, 049  i n   pa r a m e t e r s .   F ur t h e r m o r e ,   pr e c i s i o n   a n d  r e c a l l   we r e   i nc r e a s e d  by  0. 4%   a n d  0. 3% ,   r e s pe c t i v e ly .   T h e r e f o r e ,   t h e   C GD E - YO L O v 5 n   a l go r i t hm   s e l e c t e d  t h e   f i r s t   m e t h o d  f o r   i n t e gr a t i n g  C B A M s .       T a bl e   1.   P e r f o r m a nc e   c o m p a r i s o n   o f   f o ur   m o de l s   M o de l   P r e c is i o n ( % )   R e c a ll  ( % )   mAP 50 ( % )   P a r a me t e r s   Y O L O v 5n   89.2   83.2   88.5   1 , 763 , 224   +  C B A M - 1   89.6   83.5   89.1 ( + 0.6)   1 , 774 , 273   ( + 11,049)   +  C B A M - 2   88.5   82.8   89.0 ( + 0.5)   1 , 774 , 273   ( + 11,049)   +  C B A M - 3   87.7   83.1   88.6 ( + 0.1)   1 , 785 , 322   (+ 22,098 )       4 . 2. 2 .  I m p r ovin g  t h e   YOL O v5n   n e c k   F o l l o w i ng  t h e   i n t e gr a t i o n   o f   C B AM s ,   t h e   E f f i c i e nt  R e pGF P N  wa s   c h o s e n   to  i m pr o v e   t h e   YO L O v 5   n e c k  to  r e f i ne   a n d  f u s e   hi g h - l e ve l   s e m a n t i c   a n d  l o w - l e v e l   s p a t i a l   f e a t ur e s .   T a bl e   2  s h o ws   t h e   pe r f o r m a n c e   c o m pa r i s o n   o f   t h r e e   m o de l s .   T h e   t hi r d  m o de l   i nc o r p or a t i n g  t h e   C B A M   a n d  e f f i c i e n t   R e pGF P N  a c hi e v e d  a   m AP50  o f   89. 3% ,   r e pr e s e n t i n g  a n   im pr o v e m e n t   o f   0. 2%   c o m pa r e d  t o   ot h e r   m o de l s .   C o m pa r e d  t o  t h e   f i r s t  m o de l   w i t h   C B AM ,   t h e   t hi r d  m o de l   r e duc e d   t h e   r e c a l l   by   0. 5%   to  i nc r e a s e   t h e   pr e c i s i o n   by   0. 6%   w i t h   a n  i nc r e a s e   o f   557, 312  pa r a m e t e r s .   Ov e r a ll ,   t h e   t hi r d   m o de l   w i t h   t h e   C B A M   a n d  E f f i c i e n t   R e pG F P N  s l i g h t l y  o u t pe r f o r m e d  t h e   YO L O v 5 n   m o de l   w i t h   C B AM .       T a bl e   2 .  P e r f o r m a nc e   c o m p a r i s o n   o f   t h r e e   m o de l s   M o de l   P r e c is i o n ( % )   R e c a ll  ( % )   mAP 50 ( % )   P a r a me t e r s   Y O L O v 5n +  C B A M   89.6   83.5   89.1   1 , 774 , 273   Y O L O v 5n +   R e p G F P N   90.1   83.0   89.1   2 , 320 , 536   (+ 546,263 )   Y O L O v 5n +  C B A M  +   R e pG F P N   90.2   83.0   89.3 ( + 0. 2 )   2 , 331 , 585   (+ 557,312 )       4 . 2. 3 .  I m p r ovin g  t h e   C3  m od u l e   F o ur   a bl a t i o n   e x p e r i m e n t s   we r e   c o n duc t e d  to  a s c e r t a i n   t h e   e f f i c a c y   o f   t h e   C 3_DC N v 2  m o du l e   a n d   to  de t e r m i ne   t h e   i nf l u e n c e   o f   i t s   n u m b e r   o n   th e   m o de l   pe r f o r m a nc e .   T a bl e   3   s h o ws   t h e   pe r f o r m a nc e   c o m pa r i s o n   o f   t h e   YO L O v 5 n   m o de l   a n d  t h e   m o de l s   t h a t   i m pr o v e d  t h e   C 3  m o du l e   f o r   a l l  c l a s s e s .   C 3_DC N v 2 - 1  i n d i c a t e s   t h a t   t h e   l a s t   C 3  m o du l e   w i t hi n  t h e   YO L O v 5 n   b a c k b o n e   i s   r e p l a c e d   w i t h   t h e   C 3_DC N v 2  m o du l e .   C 3_DC N v 2 - 2  i nd i c a t e s   t h a t  t h e   l a t e r   t w o   C 3  m o dul e s   w i t hi n  t h e   YO L O v 5 n   ba c kb o ne   a r e   r e pl a c e d  w i t h   t h e   C 3_DC N v 2  m o du l e s .   S i mi l a r ly ,   C 3_D C N v 2 - 3  a n d  C 3_DC N v 2 - 4  a dh e r e   T a bl e   3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.