I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   40 ,   N o .   2 N o v e m b e r   2025 ,   pp.   1 12 9 ~ 1 1 40   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 40 .i 2 . pp1 12 9 - 1 140             1129     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   Im p r o v e d   Y OL Ov 8   f o r   r a i l   sq u a t   d e t e c t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n       V an - D i n h   D o P h u o n g - Ty  N gu ye n ,   M i n h - Tu an   H a   D e p a rt m e n t   o E l e c t r i c a l ,   S a o   D o   U n i v e r s i t y ,   H a i   D u o n g ,   V i e t n a m       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e N ov   11 202 4   R e v i s e S e p   3 2025   A c c e pt e O c t   15 2 025       R a i l   t r a n s po r t   p l a y s   a   v i t a l   pa r t   i n   t he   c o unt r y ' s   e c o n o m y   b y   e ns ur i ng   t he   s a f e   m o v e m e nt   o f   bo t g o o ds   a nd  pa s s e ng e r s .   T he r e f o r e ,   m a i n t a i ni ng   r a i l   s a f e t y   t h r o ug c o ns i s t e n t   s u r f a c e   de f e c t   i n s p e c t i o n   i s   e x t r e m e l y   i m po r t a n H o w e v e r ,   s qua t   de f e c t   de t e c t i o o r a i l   s u r f a c e s   f a c e s   c o ns i d e r a bl e   di f f i c ul t i e s   du e   t o   w e a t h e r   i m pa c t s ,   l i g ht i ng   c ha ng e s ,   a nd  v a r i a t i o ns   i i m a g e   c o nt r a s t .   T he s e   c ha l l e ng e s   hi n de r   t he   a c c ur a c y   a nd  r e l i a bi l i t y   o f   t r a d i t i o na l   i ns p e c t i o n   m e t ho ds .   T o   s o l v e   t h i s   p r o bl e m ,   t hi s   s t udy   pr o po s e s   a n   i m pr o v e Y O L O v m o de l   f o r   t he   i de nt i f i c a t i o a nd   c l a s s i f i c a t i o o f   s qu a t   de f e c t s .   T he   m e t ho do l o gy   i nvo l v e s   c a pt ur i ng   i m a g e s   o f   t h e   r a i l   t r a c k,   p r e pr o c e s s i ng   t h e m   t o   e nha nc e   i m a g e   q ua l i t y ,   l a be l i ng   s qua t   de f e c t s   f o r   t r a i n i ng   pur p o s e s ,   a nd   t r a i n i ng   t h e   p r o po s e m o de l   us i ng   t h e   l a be l e da t a s e t .   T he   i m pr o v e Y O L O v m o de l   i nc o r po r a t e s   e nh a nc e m e n t s   s uc a s   m u l t i - s c a l e   c o nv o l ut i o m o dul e s   a nd  a t t e n t i o m e c ha n i s m s   t o   i m pr o v e   f e a t u r e   e xt r a c t i o a nd  de f e c t   r e c o g ni t i o n.   E xp e r i m e n t a l   r e s u l t s   de m o ns t r a t e   t he   e f f e c t i v e ne s s   o f   t he   pr o po s e m e t ho d,   a c hi e v i ng   a n   i m p r e s s i v e   a c c ur a c y   o f   0. 92  i n   de t e c t i ng   a nd   c a t e g o r i z i ng   s qua t   de f e c t s .   T he s e   f i n di ng s   hi g h l i g ht   t h e   po t e n t i a l   o f   t h e   pr o po s e a pp r o a c t o   e nha nc e   r a i l w a y   s a f e t y   b y   pr o v i di ng   a   r e l i a b l e   a n d   e f f i c i e nt   s o l u t i o n   f o r   r a i l   s ur f a c e   i n s pe c t i o n.   Ke y w or d s :   D e e l e a rni n g   R a i l w a y   i n s pe c t i o n   s y s t e m   O b j e c t   de t e c t i o n   S qua t   de f e c t   Y o l ov 8   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   V a n - D i nh  D o   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l ,   S a o   D o   U n i v e r s i t y   H a i   D uo n g ,   1 70000 ,   V i e t n a m   E m a i l :   di nh. dv @ s a o do . e du. v n       1.   I N TR O D U C TI O N   R a i l   t ra n s po rt a t i o n   i s   a   v i t a l   pa rt   o f   m o de r l i f e ,   of fe r i n a n   e f f i c i e n t ,   s a f e ,   a nd  e n v i r o nm e nt a l l y   s us t a i na b l e   m e a n s   o f   t ra n s po rt i n g   b o t h   p a s s e n ge r s   a nd  f r e i g ht .   H ow e v e r ,   m a i nt a i n i ng  t h e   s m o o t h   a n s e c ur e   o pe r a t i o n   o f   ra i l w a y   s y s t e m s   r e qui r e s   r e gu l a i n s pe c t i o n   a nd  de t e c t i o n   o f   s ur f a c e   f l a w s .   T y pi c a l   r a i l   de f e c t s   i n c l ude   c r a c ks ,   u n e v e n   t e xt u r e s ,   w a v e - l i ke   de fo r m a t i o n s ,   a n d   s qua t   de f e c t s .   O f   t h e s e ,   s qua t   de f e c t s   po s e   a   pa r t i c ul a rl y   s e ve r e   r i s k ,   a s   t h e y   c a n   ge n e r a t e   e xc e s s i v e   v i b r a t i o n s ,   ha rm   t ra i w h e e l s ,   a n d   po t e nt i a l l y   t ri gge r   c a t a s t r o p h i c   de ra i l m e nt s .   S qu a t   de f e c t s   us ua l l y   a r i s e   due   t o   m a t e ri a l   f a t i gue ,   u n e v e f o r c e s   o n   t h e   ra i l s ,   o ha r s h   w e a t h e r   c o n d i t i o n s .   T h e s e   de fe c t s   a r e   pa rt i c ul a r l y   c ha l l e n g i n t o   de t e c t   due   t o   t h e i r   v a r y i n s i z e s ,   s h a pe s ,   a n d   l o w   c o n t ra s t   a ga i n s t   t h e   ra i l   s u r f a c e ,   m a ki ng  t r a d i t i o na l   i n s pe c t i o m e t h o ds   l e s s   e f f e c t i v e .   D e t e c t i n g   a nd  r e p a i ri n g   s qua t   de f e c t s   i a   t i m e l y   m a nn e i s   e s s e n t i a l   f o r   m a i n t a i ni n g   t h e   s a f e t y   of   bo t pa s s e n ge r s   a n d   f r e i g h t   o t ra i n s .   M o de r ra i l w a y   t ra c i n s pe c t i o e m pl o y s   v a r i o us   a dv a n c e t e c hn i que s   t o   de t e c t   s u r f a c e   de f e c t s ,   i n c l udi ng  ul t ra s o ni c   t e s t i n g   [1 ] - [ 3],   e ddy   c urr e nt   t e s t i ng  [ 4] - [6 ],   v i b r a t i o n - b a s e a na l y s i s   [7] - [9] ,   a n d   v i s ua l   i n s pe c t i o n   m e t h o ds   [1 0] - [14] .   E a c t e c hn i que   ha s   i t s   o w n   s t r e n gt h s   a n d   l i m i t a t i o n s :   ul t r a s o ni c   a n d   e dd y   c urr e n t   t e s t i ng   o ffe r   hi g p r e c i s i o i i de n t i fy i n g   s ub s ur f a c e   de fe c t s   b ut   a r e   t y pi c a l l y   c o s t l y   a n d   r e qui r e   s o ph i s t i c a t e e qui pm e n t ;   v i b ra t i o a na l y s i s   c a de t e c t   de f e c t s   l i ke   s qua t s   f r o m   a   d i s t a n c e   b ut   de m a n ds   a   h i g h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 1 12 9 - 1 140   1130   l e v e l   of   e xpe r t i s e   i da t a   i nt e r p r e t a t i o n ;   w hi l e   v i s u a l   i n s pe c t i o n ,   p a r t i c ul a r l y   w h e us i ng   c o m put e v i s i o s y s t e m s ,   e xc e l s   i a ut o m a t i o a n c a n   ra p i dl y   i de nt i fy   v i s i b l e   s ur f a c e   de f e c t s   o n   t h e   t ra c ks .   W h e n   c o n t r a s t i n t r a di t i o n a l   i m a ge   pr oc e s s i n g - b a s e d e fe c t   de t e c t i o n   m e t h o d s   w i t h   de e l e a r n i n t e c h n i que s ,   c o n ve n t i o n a l   a ppr o a c h e s   s u c h   a s   e dg e   de t e c t i o n   a n i m a ge   s e gm e n t a t i o n ,   w h i l e   e a s y   t i m pl e m e n t ,   f r e qu e n t l y   f a l l   s h o r t   i n   t e r m s   o f   a c c ur a c y   a n s t r uggl e   w i t h   h a n dl i n c o m pl e o r   obs c ur e d   s ur f a c e s .   D e e l e a r n i n m o de l s ,   pa r t i c ul a r l y   c o n v ol ut i o n a l   n e ur a l   n e t w o r k s   (C N N s ),   o ut p e r fo r m   t r a di t i o n a l   m e t h o d s   i n   de fe c t   d e t e c t i o n   a c c ur a c y   by   l e ve r a gi n t h e i r   a b i l i t y   t o   e xt r a c t   a n c l a s s i fy   c o m pl e pa t t e r n s   f r o m   l a r ge   da t a s e t s .   P opul a r   CN N - b a s e obj e c t   d e t e c t i o n   a r c h i t e c t ur e s   i n c l ud e   F a s t e r   R - CN N ,   s i n gl e   s h ot   m ul t i box  d e t e c t o r   ( S S D ),   a n y o o n l y   l ook  o n c e   ( Y O L O ).   N o t a bl y ,   Y O L O e s p e c i a l l y   Y O L O v 8 offe r s   e x c e pt i o n a l   s p e e a n pr e c i s i o n   i n   i de n t i fy i n obj e c t s .   Y O L O v8’ s   o pt i m i z e n e ur a l   n e t w o r d e s i gn   e n h a n c e s   bo t h   d e t e c t i o n   p e r fo r m a n c e   a n c o m p ut a t i o n a l   e ff i c i e n c y ,   m a ki n i t   h i g h l y   e ffe c t i ve   fo r   r e a l - t i m e   a ppl i c a t i o n s   [ 15 ] - [ 17 ].   T h e   s pe c i f i c   pr o b l e m   a dd r e s s e i n   t hi s   p a pe r   i s   t h e   de t e c t i o a n d   c l a s s i f i c a t i o n   o f   s qua t   de f e c t s   o n   ra i l   s u r f a c e ,   w hi c h   a r e   p a r t i c ul a rl y   c h a l l e n gi ng  t o   i de n t i fy   due   t o   t h e i v a r y i n g   s i z e s ,   s h a pe s ,   a n d   l o w   c o n t ra s t   a ga i n s t   t h e   r a i l   s u r f a c e .   Co n v e nt i o na l   c o m put e r   v i s i o n   a p pr o a c h e s ,   i n c l ud i n g   e dge   de t e c t i o a nd  i m a ge   s e gm e n t a t i o n   a l go r i t h m s ,   o f t e n   f a i l   t o   h a ndl e   t h e s e   c o m pl e xi t i e s   e ff e c t i v e l y ,   e s pe c i a l l y   un de v a r y i n g   e n v i r o n m e n t a l   c o n d i t i o n s   l i ke   l i g ht i n g   a n d   w e a t h e r.   T o   o v e r c o m e   t h e s e   l i m i t a t i o n s ,   w e   p r o po s e   a i m p r o v e d   Y O L O v m o de l   t h a t   i nt e g r a t e s   m u l t i - s c a l e   c o n v o l ut i o n   m o dul e s   a n a t t e nt i o n   m e c h a ni s m s   t o   e nh a n c e   f e a t ur e   e xt ra c t i o a nd  de f e c t   r e c o gn i t i o n.   T h i s   a pp r o a c h   i s   d e s i gn e t o   e nha n c e   t h e   p r e c i s i o a nd  r o b us t n e s s   of   s qua t   de f e c t   i de n t i f i c a t i o n,   e v e n   i c ha l l e n g i n g   s c e n a ri o s .   T h e   c o n t r i b ut i o n   o f   t hi s   pa pe r   l i e s   i t h e   de v e l o pm e n t   o f   a   t a i l o r e Y O L O v m o de l   s pe c i f i c a l l y   o pt i m i z e f o r   r a i l w a y   t r a c k   i n s pe c t i o n.   B y   i n c o r po ra t i n a dv a n c e m o dul e s   f o r   m u l t i - s c a l e   f e a t u r e   e xt ra c t i o a n a t t e nt i o m e c ha n i s m s ,   t h e   m o de l   a c h i e v e s   s upe r i o r   p e r f o r m a n c e   i n   de t e c t i n a nd  c l a s s i f y i n s qua t   de fe c t s .   E xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   de m o n s t ra t e   t ha t   o ur  m e t h o o ut pe r f o r m s   t r a d i t i o n a l   t e c hni que s   a n d   o t h e de e l e a rn i ng  m o de l s ,   s uc h   a s   E f f i c i e n t D e t - D a nd  S S D ,   pa rt i c ul a r l y   i i de n t i fy i n b o t h   l a rge   a n d   s m a l l   de f e c t s .   T h i s   r e s e a r c h   n o t   o n l y   pr o v i de s   a   r o b us t   a n d   e ff i c i e n t   s o l ut i o n   f o r   r a i l   s u r f a c e   i n s pe c t i o n   b ut   a l s o   p a v e s   t h e   w a y   f o r   f ur t h e a p pl i c a t i o n s   o f   de e l e a rn i n g   i n   ra i l w a y   m a i n t e n a n c e   a n d   s a f e t y ,   a dd r e s s i n g   c ri t i c a l   c h a l l e n ge s   i t h e   i n d us t r y .   T h e   r e m a i n de o f   t hi s   p a pe i s   s t r uc t u r e d   a s   f o l l ow s :   s e c t i o 2   s u r v e y s   e xi s t i n g   l i t e r a t u r e i n   o n   ra i l w a y   de f e c t   de t e c t i o n .   S e c t i o de s c ri b e s   t h e   s y s t e m   c o n f i gura t i o n   a n d   da t a   c o l l e c t i o n   p r o c e s s .   S e c t i o n   4   de t a i l s   t h e   p r o po s e m e t h o do l o g y ,   i n c l udi ng  t h e   i m p r o v e Y O L O v m o d e l .   S e c t i o n   e v a l ua t e s   e xpe r i m e nt a l   o ut c o m e s   a n a na l y z e s   t h e i i m pl i c a t i o n s .   F i na l l y ,   s e c t i o n   s y n t h e s i z e s   ke y   f i n d i n gs   a n d   p r o po s e s   di r e c t i o n s   fo r   f ut u r e   w o r k.       2.   R ELA TED   WO R K S     T h e   de t e c t i o n   o f   r a i l w a y   s ur f a c e   d e fe c t s   i s   c r i t i c a l   f o r   e n s u ri n b o t h   o pe ra t i o n a l   s a f e t y   a nd  s y s t e m   e ff i c i e n c y   i n   ra i l   t ra n s po rt   n e t w o r ks .   V a r i o us   me t h o ds   a r e   us e f o r   de f e c t   de t e c t i o n ,   s p a nni n f r o m   c o n v e n t i o n a l   m e t h o ds   t o   c ut t i n g - e dge   t e c hn o l o gi e s .   B e l ow   a re   s o m e   c o m m o n l y   us e a pp r o a c h e s :   S e ve r a l   s t ud i e s   h a v e   de m o n s t ra t e t h e   e f fe c t i ve n e s s   of   gui de ul t ra s o ni c   w a v e   t e c h n i que s   f o r   r a i l   de fe c t   de t e c t i o n .   A s   p r e s e n t e i n   [1] ,   r e s e a r c h e r s   e m p l oy e t h i s   a pp r o a c t o   s uc c e s s f ul l y   de t e c t   a n l o c a l i z e   de fe c t s   a c r o s s   di f f e r e n t   ra i l   s e c t i o n s   ( h e a d ,   w e b ,   a nd   b a s e ).   T h e   m e t h o do l o g y ' s   ke y   a dv a nt a ge   i s   i t s   c a p a b i l i t y   t o   s e l e c t i v e l y   e xc i t e   s pe c i f i c   gui de d   w a v e   m o de s   t ha t   e x hi b i t   h i g s e n s i t i v i t y   t o   de f e c t s   i t a rge t e ra i l   r e gi o n s .   E xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   c o n f i rm e b o t h   t h e   s uc c e s s f u l   c a pt u r e   o f   t h e s e   w a ve   m o de s   a n t h e i r   de f e c t   s e n s i t i v i t y ,   w i t po s i t i o n i ng  e rr o r s   f a l l i n g   w i t hi a c c e pt a b l e   l i m i t s   f o r   p ra c t i c a l   m a i nt e n a n c e   pu rpo s e s .   Co m pl e m e nt i ng  t h e s e   f i ndi n gs ,   [2]   f urt h e a pp l i e d   ul t ra s o ni c   gu i de w a v e   (U G W t e c hn o l o g y   t o   i de n t i fy   i n t e rn a l   de f e c t s   s pe c i f i c a l l y   w i t hi n   t h e   ra i l   h e a d .   N um e r i c a l   s i m u l a t i o n s   i t hi s   s t udy   de m o n s t r a t e d   t ha t   t h e   s e l e c t e w a ve   m o de   n o t   o nl y   s h o w e h i g s e n s i t i v i t y   t o   i n t e rn a l   f l a w s   b ut   a l s o   a c hi e v e pr e c i s e   de fe c t   l o c a l i z a t i o n .   B o t a p p r o a c h e s   o f fe r   t h e   a dv a nt a ge   o f   hi g s e n s i t i v i t y   a n d   p r e c i s e   l o c a l i z a t i o o f   de f e c t s   i n   t h e   ra i l ,   f a c i l i t a t e by   t h o r o ugh   s i m u l a t i o n   a na l y s e s   a n c o m pl e c a l c ul a t i o n s .   K ha l i l   e t   al .   [3] ,   a   m e t h o us i n g   ul t ra s o n i c - gu i de R a y l e i gh  w a v e s   a nd  p r o b a b i l i t y   of   de t e c t i o n   (P O D )   t e c hn i q ue s   t o   a s s e s s   t h e   r e l i a b i l i t y   of  ra i l   t ra c i n s pe c t i o s y s t e m s   i s   p r e s e n t e d.   T h e   m e t h o d   e m pl o y s   a   s pe c i a l l y   de s i gn e d   s e n s o t o   ge n e r a t e   R a y l e i gh   w a v e s   fo r   de t e c t i n g   de f e c t s ,   s uc a s   s u r f a c e   c r a c ks   a nd  s ub - s ur f a c e   t hr o ug h - t hi c k n e s s   h o l e s .   A   da m a ge   i n de (D I i s   de f i n e b a s e o n   de f e c t   s i z e   a n i nt e gra t e i n t o   t h e   P O D   m o de l   t o   c a l c ul a t e   t h e   pr o b a b i l i t y   of   de t e c t i o n ,   t h e r e by   e v a l ua t i n g   t h e   i n s pe c t i o s y s t e m ' s   e f fe c t i ve n e s s .   A l v a r e n g a   e t   al .   [4] ,   i m p l e m e nt e a   h y b r i a pp r o a c c o m bi n i n g   e ddy   c urr e nt   t e s t i ng   w i t a   CN N   m o de l   t o   e n a b l e   r e a l - t i m e   i de n t i f i c a t i o n   a nd  c a t e go r i z a t i o of   r a i l   s u r f a c e   de f e c t s a c h i e v i ng  a   c l a s s i f i c a t i o n   a c c ur a c y   of   a pp r o xi m a t e l y   98%  w i t h   t h e   e m b e dde s y s t e m .   P a rk  e t   al .   [5] ,   t h e   e ddy   c urr e nt   t e c hn i que   ( E CT )   i s   ut i l i z e f o r   n o n - de s t r uc t i v e   i n s pe c t i o n   o f   bo t h   s u r f a c e   a n d   i nt e rn a l   ra i l   de f e c t s ,   e m pl o y i n a   de f e c t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752         Im pr ov e d   Y O L O v f or   r a i l   s quat   d e t e c t i on   and   i de n t i f i c at i o n   ( V an - D i nh  D o )   1131   a s s e s s m e n t   a l go r i t h m   t o   e v a l ua t e   v a r i o us   pa ra m e t e r s   s uc a s   de pt h ,   l e n g t h ,   a nd  w i dt h.   F u rt h e r m o r e ,   i n   [ 6],   t h e   E CT   i s   e m pl o y e t o   e v a l ua t e   c r a c k   de pt o ra i l   r o l l i n g   s u r f a c e s   t hr o ug h   c o m p r e h e n s i v e   a na l y s i s   of  s i g n a l   a m pl i t u de   a n p h a s e   c h a ra c t e ri s t i c s ;   t h e   e ddy   c urr e nt   t r a n s duc e r   i s   c a p a b l e   o f   a dj us t i n t h e   e xc i t a t i o f r e que n c y   a n d   t i l t   a ngl e   t o   o pt i m i z e   s e n s i t i v i t y   w h i l e   m i n i m i z i ng  i n t e r f e r e n c e   c a us e b y   t h e   c u r v a t u r e   o f   t h e   i n s pe c t e s ur f a c e .     Z uo   e t   al .   [7 ]   a n T a ra w n e h   e t   a l .   [ 8],   v i b r a t i o n   a na l y s i s   i s   us e t o   de t e c t   r a i l   de f e c t s   by   m o n i t o r i n g   c h a nge s   i v i b ra t i o s i g na l s   a s   t r a i n s   pa s s   o ve t h e   t ra c ks .   D e fe c t s   s uc h   a s   c ra c ks ,   de f o r m a t i o n s ,   o w e a ke n e a r e a s   i t h e   ra i l   c a us e   n o t i c e a b l e   c ha n ge s   i v i b r a t i o p a t t e rn s ,   a l l o w i n g   f o r   e a rl y   de t e c t i o n   a n d   t i m e l y   m a i n t e n a n c e .   B ui l di n g   o t hi s ,   t h e   m e t h o d   p r o po s e i [9]   d e c o m po s e s   n o n s t a t i o n a r y   v i b r a t i o s i g n a l s   us i n g   m ul t i - c h a nn e l   s i n g ul a r   s pe c t rum   a na l y s i s   (M S S A ).   T h e   r e s ul t s   s h o w   t h a t   d a m a ge   c ha r a c t e r i s t i c s ,   s uc h   a s   s udde n   i n c r e a s e s   i t h e   c r e s t   f a c t o r   a t   a   f i xe a ngul a r   po s i t i o n ,   c a n   b e   i de nt i f i e t hr o ug h   t h e   r e c o n s t r uc t e s i g n a l   c o m po n e n t s .   W a v e l e t   de n o i s i n g   t e c hn i que s   a r e   us e d   i ra i l w a y   i n s pe c t i o n   s y s t e m s   t o   e l i m i na t e   n o i s e   a rt i f a c t s   f r o m   s e n s o r - a c qui r e d   i n s pe c t i o n   s i g n a l s ,   i m p r o v i n g   a n a l y s i s   a c c u r a c y   fo r   v i b r a t i o a n d   e ddy   c ur r e n t   s i g n a l s   of t e n   a f f e c t e by   n o i s e   [1 8 ] ,   [ 1 9 ].   T h i s   t e c hni que   e ff e c t i v e l y   f i l t e r s   o ut   i rr e l e v a nt   n o i s e ,   p r e s e r v e s   e s s e n t i a l   de fe c t - r e l a t e d   i n f o r m a t i o n,   a n d   e nha n c e s   t h e   de t e c t i o n   a n d   l o c a l i z a t i o o f   s m a l l   s u r f a c e   de f e c t s   o n   ra i l s .   B ui l di n g   o t hi s ,   [ 20 ]   p r o po s e s   a i m p r o v e e m pi r i c a l   w a v e l e t   t ra n s f o r m   ( E W T )   m e t h o t o   f i l t e n o i s e   i n   m a g n e t i c   f l ux  l e a k a ge   (M F L s i g na l s   s pe c i f i c a l l y   f o r   de t e c t i n ra i l   h e a de f e c t s .   T h e   m e t h o i n c l ude s   bo un da r y   o pt i m i z a t i o us i n g   m u t u a l   i n f o r m a t i o n   (M I)   t o   m i ni m i z e   b o un da r y   r e du n d a n c y   a n c o m po n e n t   s e l e c t i o n   b a s e o M I   a n d   ku rt o s i s   f o r   m o r e   a c c u r a t e   s i g na l   r e c o n s t r uc t i o n .   R e s ul t s   s h o w   t ha t   t hi s   a pp r o a c o ut pe r f o r m s   t ra d i t i o n a l   m e t h o ds   l i ke   C E E M D   a n d   W T   i n o i s e   r e duc t i o n   f o r   M F L   s i g na l s .   B e y o n d   t h e   p r e v i o us l y   di s c us s e a pp r o a c h e s ,   l a s e r   t e c hno l o g y   i s   a l s o   a ppl i e d   for   ra i l   s u r f a c e   i n s pe c t i o n .   B e c ke r   e t   al .   [ 21 ] ,   a a dv a n c e s t r uc t u r e d   l a s e r   s e n s o r   i s   e m pl o y e t o   ga t h e p r e c i s e   da t a ,   r e duc i n g   c o m put a t i o n a l   l o a d   w h e c o m pa r e d   w i t h   t ra di t i o na l   t e c hn i que s ;   h o w e ve r ,   i t   r e qui r e s   s pe c i a l i z e e qui pm e n t   a nd  i n v o l v e s   c o m pl e da t a   p r o c e s s i n g.   S i m i l a rl y ,   Ca o   e t   al .   [ 22 ]   e xpl o r e s   c o m b i n i ng  l a s e r   t e c hn o l o gi e s   w i t h   a ut o m a t e de f e c t   de t e c t i o n   a l go r i t hm s ,   s u c h   a s   c o v a r i a n c e   a n n o r m a l   i nt e r s e c t i o n ,   w hi c s uppo r t s   a ut o m a t i o n   o f   t h e   r e pa i r   p r o c e s s   a n e nha n c e s   t ra n s pa r e n c y ,   t h o ug i t   i s   hi g h l y   de pe n de nt   o n   e qui pm e n t   qu a l i t y   a n d   a l go r i t h m   c o m pl e xi t y .   Y e   e t   al .   [ 23 ],   a   3D   p i xe l - l e v e l   ra i l   s u r f a c e   de f e c t   de t e c t i o m e t h o i s   p r o po s e us i n l a s e r   t e c hn o l o g y   a n d   de e l e a rni n g .   T h i s   m e t h o u t i l i z e s   a   l o w - c os t   3D   l a s e s e n s o t o   c a pt u r e   ra i l   s u r f a c e   da t a ,   f o l l ow e by   a   de e s e m a n t i c   s e gm e nt a t i o n   n e t w o r t o   de t e c t   de f e c t s   a t   t h e   pi xe l   l e v e l .   E xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   s h o w   a   de f e c t   de t e c t i o a c c u ra c y   of   up  t o   87 . 9%   m Io U ,   p r o v i di n g   e s s e nt i a l   i n f o r m a t i o a b o ut   de f e c t   l o c a t i o n ,   b o un da ri e s ,   a n d   3D   c h a ra c t e r i s t i c s .   P a s s o s   e t   al .   [ 24 ] ,   a   CN N - b a s e f r a m e w o r i s   e m p l oy e t a ut o m a t i c a l l y   de t e c t   t h e   de f e c t s   o n   t h e   ra i l   s u r f a c e ,   e v a l ua t i n g   t e w i de l y   us e m o de l s   t o   i de n t i fy   t h e   m o s t   e f fe c t i ve   o n e   f o r   de f e c t   i de nt i f i c a t i o n T h e   e xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   de m o n s t ra t e a n   a v e ra ge   de t e c t i o n   a c c ur a c y   of   83. 7%  f o r   b o t h   l i g h t   s u r f a c e   de f e c t s   a n s qu a t   c ra c ks .   N o t a b l y ,   t h e   I n c e pt i o n v a r c h i t e c t u r e   o ut pe r f o r m e o t h e m o de l s ,   a c hi e v i n g   92%   c l a s s i f i c a t i o a c c u r a c y   s pe c i f i c a l l y   fo r   s e v e r e   s qua t   de f e c t   c a s e s .   A ddi t i o n a l l y ,   a n   i nn o v a t i v e   U A V - b a s e d   i n s pe c t i o n   s y s t e m   f o r   ra i l   de f e c t   de t e c t i o n i s   i nt r o duc e i n   [ 25 ],   f o c us i n o n   i m a ge   e nha n c e m e nt   t hr o ug t h e   l o c a l   w e b e r - l i ke   c o n t ra s t   (L W L C)  a l go r i t hm   a n d   de f e c t   s e gm e nt a t i o us i ng  a   t hr e s h o l t e c hni que   c a l l e d   g r a y   s t r e t c h   m a x i m um   e n t r o py   (G S M E ).   S t ud i e s   [1 2 ] ,   [25] ,   [ 2 6 f urt h e e xpl o r e   de f e c t   de t e c t i o n   i r a i l w a y   s y s t e m s   us i n g   de e l e a rni ng  a n d   c o m put e v i s i o n.   Z ha n g   e t   a l .   [ 25 ]   e m p l oy s   s pi ki n g   n e ura l   n e t w o r ks   f o r   r e c o gn i z i n g   de f e c t s   i t ra i n   w h e e l s e t s ,   w hi l e   [ 26 ]   ut i l i z e s   Y O L O v a n M a s k   R - CN N   fo r   de t e c t i n de f e c t s   on   t h e   ra i l   s u r f a c e s   a n d   f a s t e n e r s .   F i na l l y ,   B e l kh a de   [ 12 ]   f oc us e s   o n   a na l y z i n ra i l w a y   s upe r s t r uc t u r e s   t hr o ugh  i m a ge   p r o c e s s i n g,   e nha n c i ng  s a f e t y   a n d   e ff i c i e n c y   i r a i l w a y   t r a n s po r t a t i o n .   In  a ddi t i o n ,   t h e   t e c hn i que   o f   r a i l w a y   i n s pe c t i o f r o m   a b ov e   us i n g   U A V s   c o m b i n e d   w i t de e p   l e a rn i ng  o f fe r s   s e v e r a l   a dv a n t a ge s ,   i n c l ud i n g   t h e   a b i l i t y   t o   a c c e s s   di ff i c ul t   a r e a s   a nd  e nha n c e   de f e c t   de t e c t i o n   e ff i c i e n c y   t hr o ug a u t o m a t e d   a nd   a c c ura t e   i m a ge   p r o c e s s i n g   [2 7 ] - [ 2 9 ].   T h e   us e   o f   U A V s   h e l ps   t o   r e duc e   i n s pe c t i o n   t i m e   a n c o s t s   c o m pa r e t o   t r a d i t i o n a l   m e t h o ds .   H ow e ve r ,   t h e   l i m i t a t i o n s   o f   t h i s   t e c hn i q ue   i n c l ude   r e l i a n c e   o t h e   qu a l i t y   of   t h e   c a pt u r e i m a ge s ,   a s   w e l l   a s   t he   n e e f o p r o pe c a l i b r a t i o a n d   t ra i ni n g   o f   t h e   de e l e a rni n m o de l   t o   e n s u r e   hi g h   a c c ur a c y .   A ddi t i o n a l l y ,   a dv e r s e   w e a t h e r   c o n d i t i o n s   c a n   a f f e c t   t h e   U A V ' s   o pe r a t i o n a l   c a p a b i l i t i e s ,   r e duc i n i n s pe c t i o e f fe c t i ve n e s s .   Cu rr e nt l y ,   n u m e r o us   s t u di e s   e xpl o r e   m e t h o ds   f o r   de t e c t i n a n d   i n s pe c t i n de f e c t s   o n   ra i l w a y   t r a c ks   a n d   s u r f a c e s   t hr o ug i m a ge   p r o c e s s i n g   a nd   de e l e a rn i ng   [ 12 ] - [ 16 ] ,   [30] ,   [31] .   T h e   w o r ks   i [ 1 2 ] - [ 14 ] ,   [30 ]   a n a l y z e   a nd   i m pl e m e nt   m a c hi n e   l e a rni n g   a l go ri t hm s   f o r   ra i l w a y   m a i nt e na n c e ,   a i m i n g   t o   di a g n o s e   a n d   p r e di c t   de fe c t s   w h i l e   o ff e r i n g   a   c l a s s i f i c a t i o o f   e xi s t i n g   m a c hi n e   l e a rni n g   a pp r o a c h e s   t o   h e l p   t h e   ra i l w a y   i n dus t r y   r e s po n d   i a   t i m e l y   m a nn e r .   W i t t h e i o ut s t a n d i n g   a dv a n t a ge s ,   Y O L O   m o de l s   h a v e   b e e n   e xt e n s i v e l y   i m p r o v e by   r e s e a r c h e r s   w o r l dw i de .   T h e s e   m o de l s   a r e   n o t   o nl y   a ppl i e i de t e c t i n g   a n d   t r a c ki ng   h u m a a c t i v i t i e s   o pe d e s t ri a n s ,   a s   de m o n s t ra t e d   i [3 2 ] [ 33 ],   b ut   a r e   a l s o   w i de l y   ut i l i z e d   i i n dus t r i a l   a ppl i c a t i o n s   s uc h   a s   de f e c t   i n s pe c t i o n   o n   s o l a c e l l   s u r f a c e s   a n d   s o l a pa n e l s ,   a s   hi g hl i g ht e i n   [ 3 4 ] [ 35 ].   R e c e n t l y ,   r e s e a r c o e nh a n c e Y O L O   m o de l s   h a s   de m o n s t ra t e d   h i g e ff i c i e n c y   i de f e c t   de t e c t i o n   o r a i l w a y   t ra c ks .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 1 12 9 - 1 140   1132   W e n   e t   al .   [ 17 ],   t h e   Y O L O v 5 - CG B D   m o de l   i s   e m pl oy e t o   de t e c t   da m a ge   t o   f a s t e n e r s   o r a i l w a y   t r a c ks .   N a k h a e e   e t   a l .   [ 13 ]   e nha n c e Y O L O v 5s   t o   de t e c t   s u r f a c e   d e fe c t s   o n   ra i l w a y   t r a c ks .   T a l i b   e t   a l .   [ 15 ],   t h e   Y O L O v 8 - CA B   m o de l   w a s   i n t r o duc e d,   i n c o r po r a t i n t h e   c o nt e xt   a t t e n t i o n   b l o c (CA B a n t h e   c o a r s e - to - f i n e   ( C2F )   b l o c t o   i m p r o v e   t h e   de t e c t i o o f   s m a l l   o b j e c t s ,   a c hi e v i n g   a   m A P   o f   97%   o t h e   CO CO   da t a s e t ,   unde rl i ni n i t s   r e a l - t i m e   de t e c t i o n   p r e c i s i o n .   F i n a l l y ,   T a n   e t   al .   [ 16 ] ,   Y O L O v w a s   a ppl i e t o   de t e c t   b o l t s   a n n u t s   f o r   r o b o t i c   a rm   v i s i o n   s y s t e m s ,   a c h i e v i n a   m A P   o f   90%  i n   s c e na r i o s   r e s e m b l i n t h e   t ra i ni n d a t a ,   w i t pa r t i c ul a e f f e c t i v e n e s s   a t   d i s t a n c e s   b e t w e e n   20   c m   a n d   6 0   c m .   W h i l e   t h e s e   s t ud i e s   ha v e   a c h i e v e n o t a b l e   r e s ul t s ,   n o n e   h a v e   s pe c i f i c a l l y   fo c us e o de t e c t i n g   a n d   c l a s s i fy i n s q ua t   de f e c t s .   F o l l o w i n g   a   s i m i l a a pp r o a c h,   t h e   pa pe r s   [ 17 ] [ 35] - [3 8 ]   ha v e   i n   c o m m o n   t h e   r e s e a r c h   a n de v e l o pm e n t   o f   m e t h o ds   f o r   de t e c t i n de fe c t s   o n   t h e   r a i l   s u r f a c e   b a s e o n   t h e   Y O L O v m o de l   o i t s   i m p r o v e v e r s i o n s .   T h e s e   s t udi e s   f o c us   o n   o pt i m i z i n g   t h e   de t e c t i o a nd   c l a s s i f i c a t i o n   o f   di f f e r e n t   t y p e s   of   de fe c t s ,   s uc a s   s qua t s ,   c ra c ks   a n d   o t h e de fe c t s   o n   t r a i w h e e l s   a n d   r a i l s .   T h e   a b o ve   m e t h o ds   ha v e   s i g ni f i c a n t l y   i m p r o v e t h e   de t e c t i o s pe e a n d   a c c ur a c y   fo r   r a i l   s u r f a c e   i n s pe c t i o n .   It   i s   e v i de n t   t ha t   t h e   p r i m a r y   d i s a dv a n t a ge s   o f   t h e   a b ov e m e nt i o n e d   m e t h o ds   i n c l ude   hi g c o s t s ,   t h e   n e e d   f o r   s pe c i a l i z e d   e qui p m e n t ,   a n d   a dv a n c e d a t a   a na l y s i s   e xpe r i e n c e .   F u r t h e rm o r e ,   c e rt a i t e c hni que s   l i ke   e dd y   c ur r e nt   a n ul t r a s o ni c   t e s t i ng  r e qu i r e   di r e c t   c o nt a c t   w i t t h e   r a i l s ,   m a k i n g   i t   d i f f i c ul t   t o   pe r f o r m   c o n t i n uo us   a n d   r a pi d   i n s pe c t i o n s   o v e r   e xt e n de d   di s t a n c e s .   A n d   v i b ra t i o a na l y s i s   a l s o   r e qui r e s   l a r ge   v o l um e s   of   da t a   a n d   s i g n i f i c a n t   p r o c e s s i n g   t i m e .   Co m p a r e t o   t h e s e   m e t h o ds ,   t h e   b e n e f i t   o f   us i n g   Y O L O v f o r   n o n - c o n t a c t   v i s ua l   i n s pe c t i o o f   r a i l   de f e c t s   l i e s   i n   i t s   c a p a b i l i t y   t o   qui c kl y   a n d   a u t o m a t i c a l l y   de t e c t   s ur f a c e   f l a w s ,   due   t o   c o m put e v i s i o m o de l s .   Y O L O v c a di r e c t l y   r e c ogni z e   de f e c t s   f r o m   i m a ge s ,   e l i m i na t i n g   t h e   n e e fo r   s o ph i s t i c a t e e qu i pm e nt ,   a n a v o i di n d i r e c t   c o n t a c t   w i t h   t h e   r a i l s .   T hi s   m e t h o n o t   o n l y   c ut s   e xpe n s e s   b ut   i s   a l s o   s i m pl e   t o   de pl oy   i r e a l - t i m e ,   de l i v e ri n g   h i g p r e c i s i o i i de nt i fy i n g   v i s i b l e   f l a w s .   T h i s   s ub s t a n t i a l l y   b oo s t s   t h e   e ff e c t i v e n e s s   a n d   a ppl i c a b i l i t y   o f   pe r i o di c   i n s pe c t i o o pe ra t i o n s ,   s e c uri n g   t h e   ra i l w a y   n e t w o r k' s   s a f e t y .       3.   S Y S TE M   C O N F I G U R A TI O N     F o r   i m a ge   c o l l e c t i o n   i t h e   ra i l w a y   v i s ua l   i n s pe c t i o s y s t e m ,   a   p h o t o gr a p h i c   s e t up   i s   c o n f i gu r e d,   a s   s h o w n   i F i gu r e   1.   T h e   a rra n ge m e n t   c o n s i s t s   o f   a   c a m e r a   o r i e nt e t o   c o l l e c t   i m a ge s   o f   t h e   t ra c a l o n g   i t s   l e n g t h ,   c o m pl e m e n t e d   by   t w o   i l l u m i na t i o u ni t s   i n s t a l l e d   s y m m e t ri c a l l y   o b o t s i de s   o f   t h e   c a m e r a ' s   v i e w p o i n t .   T o   ob t a i n   s ha r a n hi g h - qu a l i t y   t ra c i m a ge s ,   a n   i n dus t r i a l - g ra de   c a m e ra   w i t h   102 4 × 10 24  p i xe l   r e s o l ut i o i s   e m pl o y e d.   T hi s   i m a gi ng  u ni t   i s   po s i t i o n e 50   c m   a b ov e   t h e   ra i l   s u r f a c e .           F i gu r e   1 .   S t ruc t u r e   o f   t h e   i m a g i n g   s y s t e m       T h i s   s y s t e m   i s   m o u n t e d   o t h e   t ra c i n s pe c t i o c a o pe r a t e d   by   H un a I n t e r c i t y   R a i l w a y   Co m pa n y ,   s e r v i n g   t h e   ra i l w a y   l i n e   b e t w e e n   C ha n gs ha   a nd   Z huz h o i C hi n a ' s   H un a P r o v i n c e .   D u ri n g   o pe ra t i o n ,   t h e   e qui pm e n t   c a p t u r e s   i m a ge s   o f   e v e r y   s e gm e n t   o f   t h e   t ra c a s   t h e   v e h i c l e   p r o g r e s s e s ,   w i t h   e a c i m a ge   e n c o m pa s s i n g   a   1 - m e t e s e c t i o n .   T h e   c a p t u r e i m a ge s   a r e   s e que n t i a l l y   n u m b e r e t o   e na b l e   a c c ura t e   m a ppi n g   of   e a c h   t r a c s e g m e nt ' s   po s i t i o a l o n g   t h e   i n s pe c t i o p a t h.   F o r   a c c u r a t e   de t e c t i o o f   s qua t   de f e c t s   o n   ra i l   s u r f a c e s ,   w e   p r o po s e   a   de f e c t   i de nt i f i c a t i o m e t h o e m pl oy i n g   a e nh a n c e Y O L O v m o de l   a s   s h o w n   i F i gu r e   2.   T h e   p r o c e s s   i n v o l v e s :   ( i p r o c e s s i n g   c a m e ra - c a pt u r e i m a ge s   t o   r e duc e   n o i s e   a s   s h o w n   i F i gu r e   2(a ) ,   ( ii e xt ra c t i n g   r a i l   s e c t i o n s   a s   200 × 1024   pi xe l   i m a ge s   t o   o pt i m i z e   de f e c t   de t e c t i o n   i F i gu r e   2(b ) ,   a n d   ( i i i )   t r a i ni n g   t h e   i m p r o v e Y O L O v m o de l   i F i gu r e   2(c ) .   O n c e   t ra i n e d ,   t h e   m o de l   i s   de p l oy e t o   i de n t i f y   s qua t   de f e c t s   o n   ra i l   s u r f a c e s   i n   F i gu r e   2( d) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752         Im pr ov e d   Y O L O v f or   r a i l   s quat   d e t e c t i on   and   i de n t i f i c at i o n   ( V an - D i nh  D o )   1133           (a )   (b )   (c )   (d)     F i gu r e   2 .   P i pe l i n e   o f   o ur   m e t h o d :   ( a )   o r i g i na l   i m a ge ,   (b ra i l   i m a ge (c i m p r o v e Y O L O v m o de l ,   a n d     (d)  p r e di c t e d   i m a ge       4.   M ET H O D O L O G I ES   A N D   D A TA   F i gu r e   3   p r e s e n t s   s a m pl e   i m a ge s   e xt ra c t e f r o m   t h e   o ri gi n a l   s e t   c a pt u r e by   t h e   i m a g i n g   s y s t e m   i n s t a l l e d   o t h e   i n s pe c t i o v e h i c l e .   T h e s e   i m a ge s   r e v e a l   t ha t   t h e   p h o t o s   t a ke by   t h e   s y s t e m   a r e   a f f e c t e b y   s e v e r a l   e n v i r o nm e nt a l   a nd  m a t e r i a l   f a c t o r s ,   i n c l udi ng  a t m o s ph e r i c   c o n di t i o n s ,   i l l um i n a t i o n   i nt e n s i t y ,   t h e   r e f l e c t i v e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   t h e   ra i l ,   a nd   c o n t r a s t   v a ri a t i o n s   b e t w e e n   t h e   c r us h e s t o n e   b a l l a s t   b e a n d   c e m e nt   r o a db e s ur f a c e s .   A ddi t i o na l l y ,   t h e   s qu a t   de f e c t s   pr o duc e   di ff e r e n t   g ra y s c a l e   l e v e l s   b e t w e e n   di f f e r e n t   i m a ge s .   T h e s e   c h a l l e n ge s   s i g n i f i c a nt l y   h i nde t h e   a c c ur a t e   de t e c t i o n   o f   s qua t   de f e c t s ,   pa r t i c u l a rl y   f o r   t r a d i t i o n a l   i m a ge   p r o c e s s i n g - b a s e m e t h o ds .   O u d a t a s e t   i nc l u de s   1 00 0   g ra y s c a l e   i m a ge s   w i t a   s i z e   o f   1 02 4 × 1 02 4   p i xe l s .   F o c o n v e ni e n c e   i n   t ra i ni ng   a nd   t e s t i ng   t he   m o de l ,   t he   a r e a   c o nt a i ni ng   t he   ra i l   i s   e xt ra c t e d   f r o m   o ri g i na l   i m a ge s   a s   ra i l   i m a ge s   w i t a   r e s o l u t i o o f   2 00 × 1 02 4   p i xe l s   u s i ng   t he   ra i l   i m a ge   e x t ra c t i o t e c hni q ue   i nt r o d uc e d   i o u p r e v i o us   s t udy   [ 39 ].   T h e   i m a ge s   w e r e   s ub s e que n t l y   a nn o t a t e d,   a s   i l l us t ra t e i n   F i gu r e   4.   A   ke y   o bs e r v a t i o n   i s   t ha t   ra i l   s ur f a c e   s qua t   de f e c t s   e xh i b i t   v a ri a t i o n s   i b o t d i m e n s i o n s   a n d   g ra y s c a l e   i nt e n s i t y .   H e r e ,   w e   c a t e go r i z e   t h e   de fe c t s   i nt o   t w o   gr o ups   a c c o r di n g   t o   t h e i s i z e :   b i s qu a t s   i F i gu r e   4( a a n d   s m a l l   s qu a t s   i F i gu r e   4(b ) .   T h e   L a b e l Im t o o l   w a s   us e t o   a nn o t a t e   e a c h   i m a ge .   A f t e r   a l l   o r i g i n a l   i m a ge s   w e r e   a nn o t a t e d ,   t h e   da t a s e t   w a s   c o n s t r uc t e d   by   pa i ri n g   t h e   i m a ge s   w i t t h e i r   c o rr e s po n di n g   l a b e l s .   T h i s   d a t a s e t   w a s   t h e di v i de i nt o   t hr e e   s ub s e t s :   80%  o f   t h e   ra i l   i m a ge s   a nd  l a b e l s   w e r e   a s s i g n e d   t o   t h e   t r a i n i ng  s e t ,   10 t o   t h e   v a l i da t i o s e t ,   a n t h e   r e m a i n de t o   t h e   t e s t   s e t .   T hi s   a l l o c a t i o n   s t ra t e gy   e n s u r e s   t h e   m o de l   r e c e i v e s   s uff i c i e n t   t ra i ni n g   da t a   w h i l e   r e t a i n i n g   a de qu a t e   s a m pl e s   f o e v a l ua t i n g   i t s   pe r f o r m a n c e   o n   b o t v a l i d a t i o a nd  t e s t   s e t s .           F i gu r e   3 .   I l l us t r a t i o o f   s o m e   o r i gi n a l   i m a ge s           (a )   (b )     F i gu r e   4 .   A nn o t a t i ng   t e c hni que   w i t h   t w o   t y pe s   of   de fe c t   (a s m a l l   s qua t   a n d   (b b i s qu a t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 1 12 9 - 1 140   1134   I t hi s   s t u dy ,   w e   e m pl o y   a i m p r o v e d   Y O L O v 8   m o de l   t o   a dd re s s   t h e   o b j e c t   de t e c t i o c ha l l e nge .   Co m p a r e d   w i t Y O L O v 8   n e t w o r k ,   t h e   p r o po s e m o de l   ha s   t he   f o l l o w i ng   i m p r o v e m e nt s   a s   s h o w i F i gu re   5 ,   w hi l e   t h e   de t a i l s   o f   t h e s e   i m p r o v e m e nt s   a re   i l l us t ra t e d   i F i g u r e   6 .   W e   r e p l a c e d   t he   t ra d i t i o na l   c o n v o l u t i o n s   i C2f   w i t a   m o r e   e f f i c i e nt   a nd   l i g ht w e i g ht   m ul t i - s c a l e   c o n v o l ut i o m o d u l e   c a l l e d   S E F   a s   s h o w i F i gu re   6 ( a ) .   T hi s   m o d u l e   i nc o r po ra t e s   c o n v o l u t i o n s   o f   d i f f e r e nt   ke rne l   s i z e s   t o   c a p t u r e   s pa t i a l   f e a t u re s   a t   v a ri o us   s c a l e s ,   w hi l e   a l s o   e x pa nd i ng   t he   re c e p t i v e   f i e l d   us i ng   l a rge ke rne l s   t o   e nha nc e   t he   m o de l ' s   a b i l i t y   t o   re c o g ni z e   l o n g - ra ng e   de pe nde nc i e s .   I t he   S E Co n v 2 o pe ra t i o a s   s h o w n   i n   F i g u r e   6(b ) ,   i np u t   c ha nne l s   a r e   di v i de d   i nt o   f o u p a rt s ;   t w o   o f   t h e m   a re   l e f t   u nc ha nge d ,   a nd   t h e   o t h e rs   u nde rgo   3 × 3   a nd   5 × 5   c o n v o l u t i o n s .   A   f i na l   1 × c o n v o l u t i o m e rge s   t he s e   c ha n ne l s ,   r e duc i ng   c o m p u t a t i o na l   l o a d   a nd   t he   nu m b e o f   p a ra m e t e rs   w hi l e   p r e s e r v i ng   ke y   f e a t u re s .   T hi s   a pp ro a c a l l o w s   S E F   t o   m a i nt a i l o c a l   de t a i l s   a nd   e s s e nt i a l   s e m a nt i c   i n f o rm a t i o a s   t h e   ne t w o rk   de e pe ns .           F i gu r e   5 .   T h e   s t r uc t u r e   of  o ur   m o de l       T o   i m p r o v e   fe a t ur e   e xt r a c t i o f o r   s qu a t   de f e c t ,   o ur   m o de l   i nt e gra t e s   t h e   c o o r di na t e   a t t e nt i o ( CA m o dul e   s t r a t e gi c a l l y   po s i t i o n e b e f o r e   t h e   S P P F   l a y e r   i t h e   b a c kbo n e   n e t w o r k,   a s   de pi c t e i F i g u r e   5 .   T h i s   pl a c e m e nt   w a s   c a r e f ul l y   c h o s e n   t o   m a xi m i z e   s pa t i a l   f e a t u r e   i n t e g r a t i o n   b e f o r e   t h e   f i na l   do w n s a m pl i n s t a ge ,   e n s u r i ng  b o t h   gl o b a l   c o n t e xt   p r e s e r v a t i o a n d   l o c a l   de f e c t   d e t a i l   r e t e nt i o n.   T h e   s i g n i f i c a n c e   o f   t h i s   a t t e n t i o m e c h a ni s m   l i e s   i n   i t s   a b i l i t y   t o   boo s t   t h e   a c c u r a c y   of  t h e   n e ura l   n e t w o r w h i l e   i n c u rri n m i ni m a l   c o m put a t i o n a l   c o s t s .   A s   s h o w n   i F i g u r e   6 ( c ) ,   t h e   CA   m o dul e   s e pa ra t e s   t h e   a t t e n t i o p r o c e s s   i nt o   t w pa r a l l e l   o n e - d i m e n s i o n a l   e n c o di n g   pa t h w a y s   a l o n g   t h e   a n d   y   a xe s .   T hi s   c o n f i gu r a t i o e f f e c t i v e l y   c o n s o l i da t e s   s pa t i a l   c o o r di na t e   i n f o rm a t i o i nt o   t h e   a t t e nt i o n   m a p ,   l e a di ng  t o   s i g n i f i c a n t   i m p r o v e m e n t s   i m o de l   pe r f o r m a n c e .   By   e m be ddi ng  t h e   CA   m o dul e   i nt o   t he   a r c hi t e c t u r e ,   o u r   m e t h o f urt h e e nh a n c e s   t h e   f e a t ur e   e xt ra c t i o c a pa b i l i t i e s ,   r e s ul t i ng   i m o r e   p r e c i s e   de t e c t i o n   a n d   r e c o gn i t i o o f   s qua t   de f e c t s .   T h e   m o dul e ' s   l i g h t w e i g h t   de s i g n   m a ke s   i t   p a r t i c ul a rl y   s ui t a b l e   fo r   de pl oy m e n t   i r e s o ur c e - c o n s t r a i n e ra i l w a y   i n s pe c t i o n   s y s t e m s ,   a c h i e v i ng  r e a l - t i m e   pe r f o r m a n c e .     W e   s e l e c t e a   t o t a l   o f   200  e po c h s   t o   gu a r a nt e e   s uf f i c i e n t   t ra i ni n g   t i m e   f o r   t h e   m o de l   t o   l e a rn  t h e   da t a ' s   f e a t u r e s ,   w h i l e   a v o i di ng  e xc e s s i ve   e poc h s   t ha t   c o ul l e a t o   o v e r f i t t i n g.   T h e   b a t c s i z e   w a s   c o n f i gu r e t o   16,   w h i c e nha n c e s   t h e   e f f i c i e n c y   of   t h e   t r a i n i ng  p r o c e s s   i t e rm s   o f   c o m put a t i o n a l   r e s o ur c e s .   T o   e na b l e   s t a b l e   l e a rni n g   w i t h o ut   s i g ni f i c a n t   f l uc t ua t i o n s   b e t w e e n   i t e ra t i o n s ,   w e   s e t   t h e   l e a rni ng  ra t e   t o   0. 0 01.   F i na l l y ,   w e   e m pl oy e t h e   A da m   o pt i m i z e r,   w h i c e ff e c t i v e l y   i n t e g ra t e s   t h e   a dv a n t a ge s   o f   m o m e n t um   o pt i m i z a t i o Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752         Im pr ov e d   Y O L O v f or   r a i l   s quat   d e t e c t i on   and   i de n t i f i c at i o n   ( V an - D i nh  D o )   1135   a n R M S P r o p,   e n a b l i ng  f a s t e r   c o n v e r ge n c e   w h i l e   m a i nt a i ni n g   s t a b l e   m o de l   pa ra m e t e upd a t e s F i gu r e   s h o w s   t h e   t r a i n i ng   r e s ul t s   o f   t h e   p r o po s e m o de l .   A f t e r   t ra i ni n g ,   t h e   p r o po s e m o de l   w a s   de pl oy e t o   a ut o m a t e   s qu a t   de f e c t   de t e c t i o n   a nd   c l a s s i f i c a t i o t hr o ug t h e   f o l l ow i n s t e ps :   ( i c a m e r a - c a pt u r e i m a ge s   w e r e   pr e p r o c e s s e t o   r e duc e   n o i s e ,   ( ii r a i l   s u r f a c e s   w e r e   e xt ra c t e f r o m   t h e   o ri gi na l   i m a ge s   us i ng  t h e   ra i l   i m a ge   e xt r a c t i o n   t e c hn i que   de s c r i b e i n   [39 ],   a n d   ( i i i t h e   p r o c e s s e r a i l   i m a ge s   w e r e   pr e di c t e by   o ur   i m p r o v e Y O L O v m o de l .   T h e   s y s t e m   c l a s s i f i e de t e c t e de fe c t s   i nt o   t w o   pr e de f i n e c a t e go ri e s   (b i a n s m a l l   s qua t s ),   e n a b l i ng  o pe ra t o r s   t o   r e c e i v e   a l e r t s   a nd  i m p l e m e n t   a pp r o p r i a t e   c o rr e c t i v e   m e a s u r e s .           (a )   (b )       (c )     F i gu r e   6 .   T h e   s t r uc t u r e   of  (a S F E ,   (b S E Co n v 2d ,   a n (c C A   m o dul e             F i gu r e   7 .   T h e   p r o po s e m o de l   t r a i n i ng  r e s ul t s   w i t o ur  da t a s e t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 1 12 9 - 1 140   1136   5.   EX P ER I M EN TA R ES U L TS   T h e   r e s ul t s   o f   t h e   s qu a t   de f e c t   de t e c t i o n   w i t h   d i f f e r e n t   m e t h o ds   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   8 .   I t   c a n   b e   s e e n   t h a t   a l l   o f   t h e   de f e c t s   i n   e a c r a i l   i m a ge   w e r e   i de n t i f i e d.   A t   t h e   s a m e   t i m e ,   t h e y   a r e   c a t e go r i z e i nt o   t w gr o ups   b a s e o t h e i s i z e ,   i n c l ud i n g   B i s qu a t   a nd  S m a l l   s q ua t .             ( a )   ( b )   ( c )     F i gu r e   8 E xpe r i m e nt a l   r e s ul t s   o f   s qua t   de t e c t i o us i n g   di f f e r e n t   m e t h o ds :   (a )   t h e   p r o po s e d   m e t h o d,     (b E f f i c i e n t D e t - D 0,   a n d   (c S S D       T o   e v a l ua t e   t h e   p r o po s e m e t h o d' s   pe r f o r m a n c e   i n   de t e c t i ng  s qua t   de f e c t s ,   w e   e m pl oy e pr e c i s i o n   (P r e a n d   r e c a l l   (R e a s   e v a l u a t i o n   m e t r i c s .   T h e y   c a b e   c o m put e by   t h e   (1)   a nd  (2 ).        =   +    (1)      =   +    (2)     W h e r e   t r ue   po s i t i v e   (T P i n di c a t e s   t h e   de f e c t s   t h a t   ha v e   b e e a c c ura t e l y   i de nt i f i e d;   f a l s e   po s i t i v e   (F P r e f e r s   t o   de fe c t s   t ha t   w e r e   m i s t a ke nl y   de t e c t e d;   a n d   f a l s e   n e ga t i v e   ( F N s i g n i f i e s   t h e   de f e c t s   t h a t   w e r e   m i s s e d.     F r o m   t h e   r e s ul t s   i n   T a b l e   1 ,   w e   c a n   o b s e r v e   t h a t   a l l   de f e c t s   b e l o n gi n t o   t h e   b i g   s qua t   g r o up  w e r e   de t e c t e d,   a l t h o ug h   s o m e   o f   t h e m   w e r e   i n c o rr e c t l y   c a t e go r i z e a s   s m a l l   s qua t .   R e ga r di ng  t h e   s m a l l   s qu a t   de fe c t s ,   s o m e   o f   t h e m   w e r e   unde t e c t e d.   T hi s   o ut c o m e   c a n   b e   a t t ri b ut e t o   t h e   di m i nut i v e   s ha pe s   a n d   s i z e s   o t h e s e   de fe c t s ,   a s   w e l l   a s   t h e i m i ni m a l   c o n t ra s t   a ga i n s t   t h e   s urr o u n di ng  ra i l   i m a ge .   T h e s e   f i ndi n gs   u n de r s c o r e   t h e   m o de l ' s   s t r e n gt h   i n   de t e c t i ng  l a r ge r ,   m o r e   v i s i b l e   de fe c t s   w h i l e   h i g hl i g h t i n a   ke y   l i m i t a t i o n   i a dd r e s s i n g   s m a l l   o r   l o w - c o n t ra s t   s qu a t s a   c h a l l e n ge   c o n s i s t e n t   w i t h   p r i o r   s t ud i e s   us i n v i s ua l   i n s pe c t i o n   m e t h o ds   [17 ] [ 20].   T h e   m i s c l a s s i f i c a t i o n   o f   s o m e   l a r ge   de f e c t s   a s   s m a l l   m a y   s t e m   f r o m   o v e r l a pp i n g   f e a t ur e s   i t h e   t r a i n i ng  da t a   o r   t h e   m o de l ' s   s e n s i t i v i t y   t o   l o c a l   t e xt u r e   v a ri a t i o n s .   N o t a b l y ,   t h e   m o de l ' s   pe r f o r m a n c e   a l i g n s   w i t t h e   s t udy ' s   go a l   o f   a ut o m a t i ng  ra i l   i n s pe c t i o n s ,   a c hi e v i n g   a   b a l a n c e   b e t w e e n   p r e c i s i o (0 . 92)   a nd  r e c a l l   ( 0. 96 t h a t   s u r p a s s e s   t r a di t i o na l   t e c hni que s   l i ke   u l t ra s o n i c   t e s t i n g   [3 i s pe e a n d   s c a l a b i l i t y .     I t h i s   s t u dy ,   d u e   t o   a   l a c k   o f   t e c hni c a l   i nf r a s t ru c t u re ,   w e   c a n n o t   d e p l o y   s o m e   p re v i o u s l y   m e nt i o ne d   ra i l   t r a c k   a s s e s s m e nt   t e c hn i q u e s ,   i nc l u d i ng   u l t ra s o ni c   w a v e s ,   l a s e r,   o e d dy   c u rre n t .   T o   d e m o ns t r a t e   t he   e f f i c a c y   o f   o u a p p ro a c h,   s o m e   e x p e ri m e nt s   w e re   c o nd u c t e d   w i t t w o   a d d i t i o na l   d e e p   l e a r ni ng   m o d e l s ,   i . e ,   E f f i c i e nt D e t - D 0   a nd   S S D .   T he   c ho i c e   o f   t he s e   c o m p a ra t i v e   m o d e l s   w a s   s t ra t e g i c :   E f f i c i e nt D e t - D 0   re p re s e nt s   s t a t e - of - t he - a rt   e f f i c i e nc y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752         Im pr ov e d   Y O L O v f or   r a i l   s quat   d e t e c t i on   and   i de n t i f i c at i o n   ( V an - D i nh  D o )   1137   i n   o b j e c t   d e t e c t i o [ 3 0 ] ,   w hi l e   S S D   s e rv e s   a s   a   w i d e l y   a do pt e d   b a s e l i ne   f o re a l - t i m e   a p p l i c a t i o ns   [ 2 6 ] .   T hi s   c o m p a ra t i v e   f ra m e w o rk   d i re c t l y   a d d re s s e s   o u hy po t he s i s   t ha t   t he   i m p ro v e d   Y O L O v 8   a rc h i t e c t u re   w o u l o u t p e rf o rm   c o nv e nt i o na l   a p p ro a c he s   i b o t a c c u ra c y   a nd   c o m p u t a t i o na l   e f f i c i e nc y   f o ra i l   d e f e c t   de t e c t i o n.   T he   e x p e ri m e nt a l   o u t c o m e s   i l l u s t ra t e d   i F i g u re   8   re v e a l   t h a t   o u r   m e t ho d   a t t a i ns   a   hi g he r   c o nf i d e nc e   v a l u e   f o e a c t y p e   o f   s q u a t   d e f e c t   c o m p a re d   t o   t he   a l t e r na t i v e   m e t ho d s .   T hi s   c o nf i d e nc e   m e t ri c   s e rv e s   a s   a   f i l t e t o   e l i m i n a t e   u n re l i a b l e   p re d i c t i o ns   e x hi b i t i ng   v a l u e s   m a rk e d l y   l e s s   t h a 1 .   N o t a b l y ,   o u m o d e l   a c hi e v e d   a a v e ra g e   c o nf i de nc e   s c o re   o f   0 . 9 4   f o b i g   s q u a t s   a nd   0 . 8 9   f o s m a l l   s q u a t s ,   re p re s e nt i ng   1 2 %   a nd   1 5 %   i m p ro v e m e nt s   o v e S S D   a nd   E f f i c i e nt D e t - D 0   re s pe c t i v e l y .   F u rt he rm o re ,   t he   c o m p a ra t i v e   re s u l t s   o f   t he   p ro p o s e d   m e t ho d   a l o ng s i d e   t he   t w o   o t he a p p ro a c he s   a re   p re s e nt e d   i n   T a b l e   2 .   T he s e   e x p e ri m e nt a l   f i n d i ng s   s ho w   t ha t   o u m e t ho d   i s   m o re   d e p e nd a b l e ,   e x hi b i t i ng   g re a t e a c c u ra c y   t ha n   t ho s e   f ro m   t he   o t he t e c h ni q u e s .       T a b l e   1 .   P e r f o r m a n c e   o f   o ur   m e t h o i s qua t   de t e c t i o n   D e fe c t   t y p e   TP   FP   FN   P re     Re   Bi g   s q u a t   32   3   0   0 . 9 2   1 . 0 0   S m a l l   s q u a t   91   8   6   0 . 9 2   0 . 9 4       T a b l e   2 .   Co m p a r i s o r e s ul t s   o f   t h e   p r o po s e d   m e t h o w i t h   t w o   o t h e o n e s   A l g o ri t h m   P re   Re   m A P @ 0 . 5   S S D     0 . 8 8   0 . 8 9   0 . 8 8   E ffi c i e n t D e t - D0   0 . 8 9   0 . 9 3   0 . 9 0   O u rs   0 . 9 2   0 , 9 6   0 . 9 3       F ro m   t he   e x p e ri m e nt a l   re s u l t s ,   i t   c a b e   s e e t h a t   o u m e t ho d   a c hi e v e d   hi g p e rf o rm a nc e   i d e t e c t i ng   a nd   i d e nt i f y i ng   s q u a t   d e f e c t s   o r a i l w a y   t ra c k s .   S p e c i f i c a l l y ,   t he   m o de l   a c c u ra t e l y   c l a s s i f i e d   t he   s q u a t   d e f e c t s   i nt o   t w o   g ro u p s   b a s e d   o t he i r   s i z e ,   w i t h   p re c i s i o a nd   re c a l l   v a l u e s   o f   0 . 9 2   a nd   0 . 9 6 ,   re s p e c t i v e l y .   A   k e y   p i e c e   o f   e v i de nc e   s u p p o rt i ng   t he s e   re s u l t s   i s   t ha t   t he   m o d e l   d e t e c t e d   a l l   l a rg e   d e f e c t s   ( R e c a l l = 1 . 0 0 ) ,   c o nf i rm i ng   i t s   ro b u s t   re c o g ni t i o n   c a p a b i l i t y   f o o b j e c t s   w i t l a rg e   s i z e s   a nd   c l e a c o nt ra s t .   W he c o m p a re d   t o   o t he r   d e e p   l e a r ni ng   m o d e l s ,   i . e ,   E f f i c i e nt D e t - D 0   a nd   S S D ,   o u r   m e t ho d   d e m o ns t ra t e d   s u p e ri o p e rf o rm a nc e   i b o t p re c i s i o a nd   re c a l l .   S p e c i f i c a l l y ,   o u m o d e l   c a n   a c hi e v e   a n   m A P @ 0 . 5   v a l u e   o f   0 . 9 3 ,   hi g he t ha t he   0 . 9 0   o f   E f f i c i e nt D e t - D 0   a nd   0 . 8 8   o f   S S D .   T hi s   s t u d y ' s   i nno v a t i o p ri m a ri l y   de ri v e s   f ro m   t he   c o m b i na t i o o f   i m p ro v e m e nt s   s u c a s   t he   S E F   m o d u l e   a nd   CA ,   w hi c e n h a nc e   f e a t u re   e x t ra c t i o a nd   d e f e c t   re c o g ni t i o c a p a b i l i t i e s .   H o w e v e r,   t he   s t u dy   a l s o   ha s   s o m e   l i m i t a t i o ns ,   s u c a s   t he   o m i s s i o o f   s o m e   s m a l l   s q u a t   d e f e c t s   d u e   t o   t he i s i z e   a nd   l o w   c o nt ra s t .   T h i s   re s e a rc a i m s   t o   d e v e l o p   a e f f e c t i v e   f ra m e w o rk   f o t he   d e t e c t i o a nd   c l a s s i f i c a t i o o f   s q u a t   d e f e c t s   i n   ra i l w a y   t ra c k ,   t he re b y   s u p po rt i ng   m a i nt e na nc e   e f f o rt s   a nd   e n s u ri ng   ra i l w a y   s a f e t y .   T he   e x p e ri m e nt a l   re s u l t s   no t   o nl y   d e m o ns t ra t e   t he   f e a s i b i l i t y   o f   t he   p ro p o s e d   m e t ho d   b u t   a l s o   o pe ne w   a v e nu e s   f o a p p l y i ng   d e e p   l e a r ni ng   t o   p ra c t i c a l   p ro b l e m s .   H o w e v e r,   s o m e   q ue s t i o ns   re m a i u n re s o l v e d ,   s u c a s   t he   t e c h ni q u e   f o i m p ro v i ng   t he   d e t e c t i o n   o f   s m a l l   d e f e c t s   a nd   e nh a nc i ng   t he   m o d e l ' s   re l i a b i l i t y   u nd e v a r y i ng   e nv i ro n m e nt a l   c o nd i t i o ns .   I t he   f u t u re ,   re s e a rc he rs   c a e x p a nd   t he   d a t a s e t ,   i nt e g r a t e   d a t a   a u g m e n t a t i o t e c hni q u e s ,   a nd   d e v e l o p   s pe c i a l i z e d   a t t e n t i o m o d u l e s   t o   f u rt he r   i m p ro v e   t he   m o d e l ' s   p e rf o rm a nc e .       6.   C O N C LU S I O N   R a i l w a y   t ra ns p o rt a t i o n   s e rv e s   a s   a   f u nd a m e nt a l   p i l l a o f   w o rl d w i de   e c o no m i c   s y s t e m s ,   g u a ra nt e e i ng   t he   s e c u re   a nd   re l i a b l e   t ra ns i t   o f   b o t c a rg o   a nd   t r a v e l e rs .   H o w e v e r,   t he   p re s e nc e   o f   s q u a t   d e f e c t s   o ra i l   s u rf a c e s   po s e s   s i g ni f i c a nt   s a f e t y   ri s k s ,   m a k i ng   t he i t i m e l y   d e t e c t i o a nd   c l a s s i f i c a t i o e s s e nt i a l   f o m a i n t a i ni ng   o p e ra t i o na l   s a f e t y .   T h i s   p a p e a d d re s s e s   t hi s   c ha l l e ng e   b y   p ro po s i ng   a n   i m p ro v e d   Y O L O v 8   m o de l   s p e c i f i c a l l y   o p t i m i z e d   t o   i d e n t i fy   a nd   c a t e g o ri z e   s q u a t   d e f e c t s .   T he   m o d e l   i nc o rp o ra t e s   m u l t i - s c a l e   c o nv o l u t i o m o d u l e s   a nd   a t t e n t i o m e c ha ni s m s   t o   e nh a nc e   f e a t u re   e x t ra c t i o a nd   d e f e c t   re c o g ni t i o n,   a c hi e v i ng   hi g h   a c c u ra c y   e v e u nd e v a ry i ng   e nv i ro n m e nt a l   c o nd i t i o n s   s u c a s   l i g ht i ng   a nd   w e a t he r.   E x t e ns i v e   e x p e ri m e nt a l   v a l i d a t i o c o nf i rm s   t he   s u p e ri o p e rf o rm a nc e   of   o u a p p ro a c c o m p a re d   t o   c o nv e nt i o na l   m e t ho d s   a nd   s t a t e - of - t he - a rt   d e e p   l e a r ni ng   a rc hi t e c t u re s ,   s u c a s   E f f i c i e nt D e t - D 0   a nd   S S D ,   p a rt i c u l a rl y   i i d e nt i f y i ng   b o t l a rg e   a nd   s m a l l   d e f e c t s .   T he re f o re ,   t h i s   s t u d y   ha s   p ro v i d e d   a e f f e c t i v e   s o l u t i o f o d e t e c t i ng   d e f e c t s   w i t c o m p l e x   c ha ra c t e ri s t i c s   o ra i l   s u rf a c e s ,   w hi l e   a l s o   hi g h l i g ht i ng   t he   p o t e nt i a l   o f   t he   i m p ro v e d   Y O L O   m o de l   i r a i l w a y   i ns p e c t i o a nd   m a i nt e na nc e .   F u t u re   re s e a rc d i re c t i o ns   w i l l   p ri o ri t i z e   e n ha nc i ng   d e t e c t i o s e ns i t i v i t y   f o l o w - c o nt ra s t   s m a l l   d e f e c t s   a nd   i m p ro v i ng   m o d e l   g e ne ra l i z a b i l i t y   a c ro s s   v a ri e d   o p e ra t i o na l   e nv i ro nm e nt s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 1 12 9 - 1 140   1138   A C K N O WL ED G E M EN TS   A ut h o r s   w i s t o   e xp r e s s   s i n c e r e   t ha n ks   t o   S a o do   U n i v e r s i t y ,   V i e t na m   f o p r o v i di ng  c o n s t a nt   s u ppo r t   a n e n c o ura ge m e n t   du r i ng  pa pe r   p r e pa ra t i o n .       F U N D I N G   I N F O R M A TI O N     A ut h o r s   s t a t e   n o   f un d i n g   i n v o l v e d.       A U TH O R   C O N TR I B U TI O N S   S TA T EM EN   T h i s   j o urna l   us e s   t h e   Co n t ri b ut o R o l e s   T a xo n o m y   (CR e di T t o   r e c o gn i z e   i n d i v i dua l   a ut h o c o n t ri b u t i o n s ,   r e duc e   a ut h o r s hi p   di s pu t e s ,   a n d   f a c i l i t a t e   c o l l a bo r a t i o n.       N am e   o A u th o r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   V a n - D i nh  D o                               P h uo n g - T y   N guy e n                               M i nh - T ua H a                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r m a l   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e s o u rc e s   D   :   D a t a   Cu ra t i o n   O   :   W ri t i n g   -   O ri g i n a l   D ra ft   E   :   W ri t i n g   -   Re v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi s u a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P ro j e c t   a d m i n i s t ra t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i s i t i o n         C O N F LI C O F   I N T ER ES S TA T EM EN   A ut h o r s   s t a t e   n o   c o n f l i c t   o f   i nt e r e s t .       I N F O R M ED   C O N S EN T   W e   h a v e   o b t a i n e i n f o r m e d   c o n s e n t   f r o m   a l l   i n d i v i dua l s   i n c l ude i t hi s   s t udy .       ETH I C A A P P R O V A L   E t hi c a l   a pp r o v a l   i s   n o t   a pp l i c a b l e   a s   t hi s   p a pe r   a s   n o t   t a l k   a b o ut   us i n g   pe o pl e   o r   a n i m a l s .       D A TA   A V A I LA B I LI T Y   D a t a   a v a i l a b i l i t y   i s   n o t   a p p l i c a b l e   t o   t hi s   p a pe a s   n o   ne w   d a t a   w e r e   c r e a t e d   o a na l y z e d   i t hi s   s t u dy .       R EF ER EN C ES   [1 ]   H .   S h i ,   L .   Z h u a n g ,   X .   X u ,   Z .   Y u ,   a n d   L .   Z h u ,   A n   u l t ra s o n i c   g u i d e d   w a v e   m o d e   s e l e c t i o n   a n d   e x c i t a t i o n   m e t h o d   i n   ra i l   d e fe c t   d e t e c t i o n ,   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( S w i t z e r l a n d ) ,   v o l .   9 ,   n o .   6 ,   p .   1 1 7 0 ,   M a r.   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 9 0 6 1 1 7 0 .   [2 ]   J .   X i e ,   W .   D i n g ,   W .   Z o u ,   T .   W a n g ,   a n d   J .   Y a n g ,   D e fe c t   d e t e c t i o n   i n s i d e   a   ra i l   h e a d   b y   u l t ra s o n i c   g u i d e d   w a v e s ,   S y m m e t r y ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 2 ,   p .   2 5 6 6 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s y m 1 4 1 2 2 5 6 6 .   [3 ]   A .   K h a l i l ,   F .   M a s u rk a r,   a n d   A .   A b d u l - A m e e r ,   E s t i m a t i n g   t h e   r e l i a b i l i t y   o t h e   i n s p e c t i o n   s y s t e m   e m p l o y e d   f o d e t e c t i n g   d e fe c t s   i n   ra i l   t ra c k   u s i n g   u l t ra s o n i c   g u i d e d   w a v e s ,   i n   L e c t u r e   No t e s   i n   Ci v i l   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   4 7 3   L N CE ,   S p ri n g e N a t u r e   S w i t z e rl a n d ,   2 0 2 4 ,   p p .   1 9 0 202.   [4 ]   T .   A .   A l v a re n g a ,   A .   L .   Ca rv a l h o ,   L .   M .   H o n o ri o ,   A .   S .   Ce rq u e i ra ,   L .   M .   A .   F i l h o ,   a n d   R.   A .   N o b re g a ,   D e t e c t i o n   a n d   c l a s s i f i c a t i o n   s y s t e m   f o ra i l   s u rf a c e   d e f e c t s   b a s e d   o n   e d d y   c u rre n t ,   S e n s o r s ,   v o l .   2 1 ,   n o .   2 3 ,   p .   7 9 3 7 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 1 2 3 7 9 3 7 .   [5 ]   J .   W .   P a rk   e t   a l . ,   Ra i l   s u rf a c e   d e fe c t   d e t e c t i o n   a n d   a n a l y s i s   u s i n g   m u l t i - c h a n n e l   e d d y   c u rr e n t   m e t h o d   b a s e d   a l g o r i t h m   fo r   d e fe c t   e v a l u a t i o n ,   J o u r n a l   o f   No n d e s t r u c t i v e   E v a l u a t i o n ,   v o l .   4 0 ,   n o .   3 ,   S e p .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 9 2 1 - 021 - 0 0 8 1 0 - 9.   [6 ]   S .   P .   S h l y a k h t e n k o v ,   D .   B.   N e k ra s o v ,   S .   V .   P a l a g i n ,   O .   V .   B e s s o n o v a ,   A .   A .   P o p k o v ,   a n d   S .   A .   B e k h e r ,   P o s s i b i l i t i e s   o f   m a n u a l   e d d y   c u rr e n t   t e s t i n g   fo r   d e p t h   g a g i n g   o f   c o n t a c t - f a t i g u e   c ra c k s   o n   ra i l   r o l l i n g   s u r f a c e ,   R u s s i a n   J o u r n a l   o f   No n d e s t r u c t i v e   T e s t i n g v o l .   5 9 ,   n o .   4 ,   p p .   4 4 7 4 5 5 ,   A p r.   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 3 4 / S 1 0 6 1 8 3 0 9 2 3 7 0 0 3 2 8 .   [7 ]   Y .   Z u o ,   J .   L u n d b e rg ,   T .   N a j e h ,   M .   Ra n t a t a l o ,   a n d   J .   O d e l i u s ,   S q u a t   d e t e c t i o n   o f   ra i l w a y   s w i t c h e s   a n d   c r o s s i n g s   u s i n g   p o i n t   m a c h i n e   v i b ra t i o n   m e a s u r e m e n t s ,   S e n s o r s ,   v o l .   2 3 ,   n o .   7 ,   p .   3 6 6 6 ,   M a r.   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 3 0 7 3 6 6 6 .   [8 ]   C.   T a ra w n e h ,   J .   M o n t a l v o ,   a n d   B .   W i l s o n ,   D e f e c t   d e t e c t i o n   i n   f r e i g h t   ra i l c a t a p e r e d - r o l l e b e a ri n g s   u s i n g   v i b ra t i o n   t e c h n i q u e s ,   R a i l w a y   E n g i n e e r i n g   S c i e n c e ,   v o l .   2 9 ,   n o .   1 ,   p p .   4 2 5 8 ,   F e b .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 0 5 3 4 - 020 - 0 0 2 3 0 - x.   [9 ]   M .   S a l e h i ,   S .   A .   Ba g h e r z a d e h ,   a n d   M .   F a k h a ri ,   E x p e r i m e n t a l   d e t e c t i o n   o f   t ra i n   w h e e l   d e f e c t s   u s i n g   w a y s i d e   v i b ra t i o n   s i g n a l   p ro c e s s i n g ,   S t r u c t u r a l   H e a l t h   M o n i t o r i n g ,   v o l .   2 2 ,   n o .   5 ,   p p .   3 2 8 6 3 3 0 1 ,   J a n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 7 7 / 1 4 7 5 9 2 1 7 2 2 1 1 4 9 6 1 4 .   [1 0 ]   Y .   W u ,   Y .   Q i n ,   Z .   W a n g ,   a n d   L .   J i a ,   A   U A V - b a s e d   v i s u a l   i n s p e c t i o n   m e t h o d   fo ra i l   s u r f a c e   d e fe c t s ,   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( S w i t z e r l a n d ) ,   v o l .   8 ,   n o .   7 ,   p .   1 0 2 8 ,   J u n .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 8 0 7 1 0 2 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.