I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 ,   p p .   3319 ~ 3 3 3 1   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 3 . pp 3 3 1 9 - 3 3 3 1           3319       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Im pro v ed YO L O v 1 0  mo del f o r det ecting sur face de f ects on  so la r photo v o ltaic pa nels       P ha t   T .   Ng uy en 1 ,   L o D.   H o 2 ,   Duy   C.   H uy nh 2     1 D e p a r t me n t   o f   C i r c u i t   t h e o r y   a n d   me a su r e m e n t ,   F a c u l t y   o f   R a d i o - El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   L e   Q u y   D o n   Te c h n i c a l   U n i v e r s i t y ,     H a   N o i ,   V i e t n a   2 H U TEC H   I n st i t u t e   o f   E n g i n e e r i n g ,   H U TEC H   U n i v e r s i t y ,   H o   C h i   M i n h   C i t y ,   V i e t n a m       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   2 0 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Dec   1 8 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   J an   1 4 ,   2 0 2 5       S u rfa c e   d e fe c ts  g re a tl y   a ffe c th e   p e rf o rm a n c e   a n d   se rv ic e   li fe   o f   p h o to v o lt a ic  (P V)  m o d u les .   De tec ti n g   t h e se   d e fe c ts  is  imp o rtan t   t o   imp ro v e   th e   m a n a g e m e n t,   re p a ir  a n d   m a in ten a n c e   o P p a n e ls.  Wi th   t h e   d e v e lo p m e n o a rti f icia in tel li g e n c e ,   c o m p u ter  v isi o n   b ri n g h i g h e r   a c c u ra c y   a n d   lo we lab o c o sts  th a n   trad i ti o n a in s p e c ti o n   m e t h o d s .   Th i s   p a p e in tr o d u c e a n   imp ro v e d   P V   y o u   o n ly   lo o k   o n c e   v 1 0   ( YO LOv 1 0 )   m o d e f o d e tec ti n g   s u rfa c e   d e fe c ts  o P m o d u les .   T h e   imp ro v e m e n t   in c lu d e a d d i n g   a n   e x p o n e n ti a m o v i n g   a v e ra g e   (EM A)  a tt e n ti o n   m e c h a n ism   to   t h e   n e c k ,   u si n g   a   c y c le  g e n e ra ti v e   a d v e rsa rial  n e two rk   (G AN to   e n h a n c e   th e   d a ta,   a n d   re p lac in g   t h e   YO L Ov 1 0   h e a d   with   a   YO LOv 9   h e a d   t o   re tain   non - m a x imu m   su p p re ss io n   (NM S ).   Ex p e rime n ts  sh o t h a th e   p ro p o se d   m o d e o u t p e rfo rm sta te - of - t h e - a rt  m e th o d su c h   a YO LOv 1 0 s,   n ,   x ,   b ,   l,   a n d   e ,   a c h iev i n g   su p e ri o d e t e c ti o n   a c c u ra c y .   De sp it e   t h e   in c re a se d   c o m p u tati o n a l   c o st,   th e   p r o p o se d   m e th o d   imp r o v e d   m AP @0 . 5   a n d   m AP@0 . 5 : 0 . 9 5   b y   5 . 1 %   a n d   6 . 5 %   o v e th e   o ri g in a YO LOv 1 0 s .   K ey w o r d s :   Atten tio n   m ec h an is m   Dee p   lear n in g     Gen er ativ ad v e r s ar ial  n etwo r k     Ph o to v o ltaic   PV d ef ec t d etec tio n   YOL Ov 1 0   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ph at  T .   Ng u y e n   Dep ar tm en t o f   C ir cu it  T h eo r y   an d   Me asu r em en t ,   Facu lty   o f   R ad io - E lectr o n ic  E n g in ee r in g ,   L Qu y   Do n   T ec h n ical  Un iv er s ity     2 3 6   Ho a n g   Qu o Viet  R o ad ,   Ha  No i,  Viet n am   E m ail: n g u y e n p h at@ lq d tu . e d u . v n       1.   I NT RO D UCT I O N   No wad ay s ,   en v ir o n m e n tal  is s u es  an d   clim ate  c h an g e   ar g ain in g   m u ch   atten tio n   f r o m   i n d iv id u als,   o r g an izatio n s   an d   g o v e r n m en ts   ar o u n d   th wo r ld .   On o f   t h m o s im p o r tan asp ec ts   to   p r o tect  th h u m a n   en v ir o n m en is   th n ee d   to   r e d u ce   g r e en h o u s g as  e m is s io n s   to   d ea with   th e   p r o b lem   o f   g l o b al  war m i n g .   T h e   k ey ,   th m ain   d r iv in g   f o r ce   o f   th ab o v task   is   th n ee d   t o   p r o m o te  th d ev elo p m en o f   r en ewa b le  en er g y ,   r ep r esen ted   b y   p h o to v o ltaic   p o wer   g en er atio n   [ 1 ] .   Nu m er o u s   s tatis tical   f in d in g s   h av co n f ir m ed   th e   s ig n if ican ce   o f   p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem s   an d   g r id - co n n ec t ed   PV  p lan ts   w o r ld wid e.   B y   t h en d   o f   2 0 2 4 ,   th e   cu m u lativ in s talled   ca p a city   o f   s o lar   p o wer   s y s tem s   g lo b al ly   is   ex p ec ted   to   r ea c h   a p p r o x im ately   1 . 9   T W ,   u p   s h ar p ly   f r o m   1 . 1 7 7   T W   at  th en d   o f   2 0 2 2 .   T h is   in cr ea s r ef lects  th ex p lo s iv g r o w th   o f   s o lar   en er g y ,   esp ec ially   in   lar g m ar k ets  s u ch   as  C h in an d   th Un ited   St ates  [ 2 ] .   I n   ad d itio n ,   th in s tal latio n   o f   PV  p lan ts   h as  d r iv en   th r a p id   in cr ea s in   s o lar   ce ll  d ep lo y m e n g lo b ally .   Fo r   ex am p le,   in   th e   Un ited   States ,   th cu m u lativ in s talled   ca p ac ity   o f   s o lar   p o wer   s y s tem s   is   ex p ec ted   to   r ea ch   ap p r o x im ately   1 6 0   GW   b y   t h en d   o f   2 0 2 4   [ 2 ] .   Me an w h ile,   in   C h in a,   th cu m u lativ in s talled   ca p ac ity   o f   s o lar   PV  s y s tem s   is   f o r ec ast  to   r ea ch   ap p r o x im ately   6 6 2   GW   [ 2 ] .   H o wev er ,   th p o wer   ef f icien cy   o f   p h o t o v o ltaic  ce lls   is   f r eq u en tly   co n s tr ain ed   b y   d ef ec ts   th at  im p ac b o th   th eir   p er f o r m an ce   an d   life s p an .   T h ese  d ef ec ts   ca n   ca u s en er g y   l o s s   b y   f o r m in g   n ew   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 3 1 9 - 3 3 3 1   3320   r ec o m b in atio n   p at h way s ,   co n v er tin g   lig h in to   h ea t   in s tead   o f   elec tr icity ,   o r   ev e n   d r ain in g   th e n er g y   s to r ed   in   th b atter y ,   r ed u cin g   th e   ef f icien cy   o f   PV m o d u les  [ 3 ] .   Mo r eo v er ,   em er g i n g   g e n er atio n s   o f   s o lar   ce lls ,   in clu d in g   co p p er - in d iu m - g alliu m - d is u lf id ( C I GS)   ce lls   an d   Per o v s k ite  ce lls   ( PS C s ) ,   ar f ac in g   ch allen g es  in   i m p r o v i n g   en er g y   co n v er s io n   ef f icien cy ,   r ed u cin g   m an u f ac tu r in g   c o s ts ,   an d   lim i tin g   en v ir o n m e n tal  im p ac ts   d u to   th e   u s o f   to x ic  m ater ial s   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   R ec en tly ,   th r esear ch   an d   m an u f ac tu r i n g   in d u s tr y   h as  p aid   s p ec ial  atten tio n   to   PS C s   tech n o lo g y   d u to   its   s im p le  f ab r icatio n   p r o ce s s   an d   h ig h   c o n v er s io n   ef f icien c y .   Acc o r d i n g   to   r ep o r ts   f r o m   KR I C T   an d   MI T ,   PS C s   h av ac h iev ed   an   ef f icien c y   o f   2 5 . 2 [ 5 ] .   Ho wev er ,   PS C s   s till   s u f f er   f r o m   m ajo r   p r o b lem s   o f   l o s tab ilit y ,   wh ich   ar af f ec te d   b y   f ac to r s   s u c h   as   wate r   in f iltra tio n ,   te m p er atu r e,   an d   h u m id ity   co n d itio n s ,   ca u s in g   ch e m ical  an d   s tr u ctu r al  ch an g es.  T h is   ca n   l ea d   to   in cr ea s ed   co s ts   an d   s h o r ten ed   life s p an .   T h u s ,   ad v an cin g   f au lt  d etec tio n   tech n iq u es  f o r   p r e d ictiv m ai n ten an ce   an d   co n d itio n   m o n it o r in g   o f   PV  m o d u les  is   h ig h l y   im p o r ta n t   [ 5 ] ,   [ 6 ] T h er a r th r ee   m et h o d s   f o r   d etec tin g   d e f ec ts   in   PV   s y s tem s ,   in clu d in g   im a g p r o ce s s in g - b ased   m eth o d s     [ 7 ] [ 1 0 ] ,   elec tr ical  d etec tio n   m eth o d s   [ 1 1 ] [ 1 4 ] ,   a n d   m ac h in lear n in g - b ased   m eth o d s   [ 1 5 ] [ 2 4 ]   [ 2 5 ] [ 3 4 ]   [ 3 5 ] .   Alth o u g h   im ag p r o ce s s in g   an d   elec tr ical  d etec tio n   m e th o d s   h av ac h iev ed   q u ite  g o o d   r esu lts ,   th ey   lack   th ab ilit y   to   ad a p to   en v i r o n m en tal  ch a n g es,  a r h ig h ly   d ep en d e n o n   im a g q u ality ,   an d   r e q u ir e   h u m an   in ter v en tio n   to   ad ju s th e   alg o r ith m .   R ec en tly ,   m ac h i n le ar n in g   h as  em e r g ed   as  p o t en tial  an d   ef f ec tiv e   s o lu tio n ,   p lay in g   an   im p o r tan t   r o le  in   th d ev elo p m en o f   th PV  in d u s tr y .   Dee p   lear n in g   tech n iq u es  h av th e   p o ten tial  to   g r ea tly   e n h an ce   d etec tio n   ef f icien c y ,   o p tim ize  t h in s p ec tio n   p r o ce s s   at  PV  p o wer   p lan ts ,   a n d   ai d   in   th o p er atio n   an d   m ain ten a n ce   p r o ce s s es.  R ec en s tu d ies   o n   PV  d e f ec d etec tio n   u s in g   m ac h in lear n in g   tech n iq u es  ar lis ted   in   T ab le  1 .   B ec au s p h o to v o ltaic  s y s tem s ef f ec tiv en ess   an d   p er f o r m an ce   ar in f lu en ce d   b y   v ar io u s   f ac to r s ,   m an y   s p ec if ic  p r o b lem s   ar ch allen g in g   to   r eso lv e.   Ho wev er ,   m ac h in l ea r n in g   tech n i q u es   ca n   s o lv th ese  ch allen g es v e r y   well,   m ak in g   th em   p o p u lar   in   d ef ec t d etec tio n   m eth o d s .       T ab le  1 .   Ma ch i n lear n in g   m o d els f o r   d etec tin g   f au lts   in   p h o to v o ltaic  s y s tem s   an d   th eir   o u t co m es   R e f .   D e t e c t i o n   t a r g e t   M a c h i n e   l e a r n i n g - met h o d   R e s u l t s   [ 1 5 ]   D e f e c t s   i n   P V   c e l l   S u p p o r t   v e c t o r   ma c h i n e   ( S V M ) ,   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( C N N )   A c c u r a c y   ( C N N ) :   8 8 . 4 2 % ;   a c c u r a c y   ( S V M ) :   8 2 . 44%   [ 1 6 ]   Ti n y   c r a c k a n d   d a r k   s p o t s ,   R a n d o mN e t 5 0   A c c u r a c y   ( R a n d o mN e t 5 0 ) :   8 8 . 2 3 %,   [ 1 7 ]   D e f e c t s   i n   P V   C N N   Th e   B E R   i 7 . 7 3 f o r   t h e   b i n a r y   c l a s si f i c a t i o n   p r o b l e m.   [ 1 8 ]   C r a c k s,   f i n g e r   f a i l u r e s   S V M ,   r a n d o m   f o r e st   ( R F )   A c c u r a c y   ( S V M ) :   9 9 . 7 %;   A c c u r a c y   ( R F ) :   9 6 . 7%   [ 1 9 ]   D e t e c t   d e f e c t i v e   p a n e l s   D e e p La b V 3 + ,   F P N   a n d   U - N e t   A c c u r a c y   ( U - N e t ) :   0 . 9 4 ;   A c c u r a c y   ( F P N ) :   0 . 9 2 ;   A c c u r a c y   ( D e e p L a b V 3 + ) :   0 . 8 7   [ 2 0 ]   D e f e c t s   i n   P V   G A N ,   V G G 1 6   A c c u r a c y   ( G A N ) :   0 . 9 4 5 ;   A c c u r a c y   ( V G G 1 6 ) :   0 . 9 6   [ 2 1 ]   P h o t o v o l t a i c   c e l l   d e f e c t s   Li g h t   C N N   93 . 0 2 %   mA P   [ 2 2 ]   F a i l u r e s   i n   P V   m o d u l e s   S V M   94 . 4 mA P   [ 2 3 ]   C r a c k s,   o x y g e n - r e l a t e d   d e f e c t s ,   d e f e c t s   w i t h i n   c e l l s ,   a n d   s o l d e r   d i s c o n n e c t i o n s.   R e sN e t   m o d e l s ;   Y O LO   F 1   sc o r e s   o f   0 . 8 3   ( R e sN e t 1 8 )   a n d   0 . 7 8   ( Y O LO )   [ 2 4 ]   D a mag e d   g a t e ,   c o n c e a l e d     c r a c k ,   s u r f a c e   s c r a t c h ,     a n d   h o t _ sp o t .   Li n e a r   a n d   q u a d r a t i c   d i s c r i mi n a n t   a n a l y si s     ( LD A   a n d   QDA )   Th e   Q D A   a l g o r i t h m   p e r f o r ms  b e t t e r   t h a n   LD A   i n   t h e   S N R   i n d e x ,   e n a b l i n g   i t   t o   e f f i c i e n t l y   d e t e c t   v a r i o u s   d e f e c t s   i n   P V   c e l l s   [ 2 5 ]   C r a c k e d ,   a n d   h e a v i l y   b u s b a r - c o r r o d e d   S V M ,   R F ,   a n d   A N N   A c c u r a c y   ( S V M ) :   9 8 . 7 7 % ;   A c c u r a c y   ( R F ) :   9 6 . 6 %;   A c c u r a c y   ( A N N ) :   9 8 . 1 3 % ;   [ 2 6 ]   C r a c k e d ,   a n d   c o r r o d e d   S V M ,   R F ,   a n d   C N N   A c c u r a c y   ( S V M ) :   9 9 . 4 3 % ;   A c c u r a c y   ( R F ) :   9 7 . 4 6 % ;   A c c u r a c y   ( C N N ) :   9 9 . 7 1 % ;   [ 2 7 ]   W i t h o u t   d e f e c t s ,   f i n g e r   i n t e r r u p t i o n ,   m i c r o - c r a c k ,   f r a c t u r e   P r o p o se d   C N N   8 3 mA P   [ 2 8 ]   C r a c k s,   i n t e r c o n n e c t   f a i l u r e s   o f   c e l l s,  i n t e r r u p t i o n i n   c o n t a c t ,   a n d   c o r r o s i o n   o f   c o n t a c t s.   D e e p l a b v 3   9 5 . 4 mA P     [ 2 9 ]   C r a c k s (l i n e a r   a n d   st e l l a t e ) ,   b r o k e n   g r i d s,   b l a c k   c o r e s,  u n a l i g n e d ,   t h i c k   l i n e s   R e sN e t 1 5 2 X c e p t i o n   9 6 . 1 7 %   mA P     [ 3 0 ]   P V   f a u l t   d e t e c t i o n   Y O LO v 2   a n d   Y O LO v 3   Y O LO v 2   a c h i e v e a n   F 1   sc o r e   o f   8 9 %,   w h i l e   Y O LO v 3   r e a c h e 9 1 %   [ 3 1 ]   F a u l t y   a r e a   o r   h o t _ sp o t   o f   t h e   P V   mo d u l e .   Y O LO v 3   3 4 mA P   [ 3 2 ]   P V   f a u l t   d e t e c t i o n   Y O LO v 4 ,   Y O LO v 4 - t i n y   Y O LO v 4   h a s a   mA P   o f   9 8 . 8 %,   w h e r e a s YO LO v 4 - t i n y   h a a   mA P   o f   9 1 . 0 %.   [ 3 3 ]   P V   mo d u l e s   w i t h   c r a c k a n d   f r a g me n t s   Y O LO v 5   9 2 . 3 mA P   [ 3 4 ]   H o t _ sp o t   f a u l t   d e t e c t i o n   Y O LO v 5   9 8 . 1 mA P   [ 3 5 ]   P V   p a n e l   d e f e c t   d e t e c t i o n   Y O LO v 5   9 7 . 8 mA P   [ 3 6 ]   P V   f a u l t   d e t e c t i o n   Y O LO v 8   9 4 mA P   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         I mp r o ve d   YOLOv1 0   mo d el  fo r   d etec tin g   s u r fa ce   d efec ts   o n   s o la r     ( P h a t T.   N g u ye n )   3321   T o   en h an ce   th q u ality   an d   ef f icien cy   o f   d etec tin g   d e f ec ts   in   p h o to v o ltaic  s y s tem s   an d   s u p p o r th s u s tain ab le  ad v an ce m e n o f   t h p h o to v o ltaic  s ec to r   a n d   n e en er g y   a p p licatio n s ,   a u to m atin g   th e   in tellig en t   d ef ec d etec tio n   p r o ce s s   th r o u g h   ad v a n ce d   c o m p u te r   tech n o lo g y   is   an   ess en tial  tech n ical  s o lu tio n .   As  im ag an aly s is   an d   d ee p   lear n in g   tech n o lo g ies  co n tin u to   ad v an ce ,   th in teg r atio n   o f   co m p u te r   v is io n   tech n o lo g y   with   s u r f ac d ef ec t   d etec tio n   i s   b ec o m in g   in c r ea s in g ly   p r ev alen t.  C u r r en tly ,   m ac h in e   lear n in g   tec h n iq u es   f o r   d etec tin g   d ef ec ts   in   PV  ce lls   ar p r im a r ily   ca teg o r ized   in t o   two   ty p es.  T h f ir s ty p e   in clu d es  tr ad itio n a l   m ac h in lear n in g   m eth o d s ,   wh ich   d ep e n d   o n   m an u ally   d esig n ed   f ea tu r ex tr ac to r s   to   estab lis h   co m p lex   r ec o g n itio n   r elatio n s h ip s   b u o f ten   f ac e   lim itatio n s   in   ter m s   o f   g en e r aliza tio n   an d   r o b u s tn ess .   T h s ec o n d   ca teg o r y   in clu d es   alg o r ith m s   s u ch   as  YOL O,   r eg io n - C NN  ( R - C NN) ,   Mo b ileNet,   I n ce p tio n V3 ,   VGG1 6 ,   an d   R esNet5 0 ,   wh ich   u s d ee p   lear n in g   tech n iq u es  to   lear n   f r o m   a   lar g e   n u m b er   o f   s am p l es,  p r o v id in g   b etter   g en er aliza tio n   an d   r o b u s tn ess   [ 1 9 ] [ 2 1 ] ,   [ 2 7 ] [ 3 3 ]   [ 3 4 ] [ 3 6 ] .   Am o n g   t h r ec en tly   wid ely   u s ed   d ee p   lear n i n g   m o d els  with   h ig h   d etec tio n   s p ee d   an d   ac c u r ac y ,   th YOL m o d el,   f ir s in tr o d u ce d   in   2 0 1 6   [ 3 7 ] ,   s tan d s   o u t.   T o   o v e r co m t h lo d etec tio n   ac cu r ac y   o f   th e   v 1   m o d el ,   YOL Ov 2   in tr o d u ce d   an c h o r   b o x es  an d   b atch   n o r m aliza tio n   [ 3 7 ] .   B u ild in g   o n   YOL Ov 2 ,   YOL Ov 3   [ 3 7 ]   f ea tu r ed   a   n ew   Dar k n et  ar c h itectu r with   5 3   lay er s ,   ad v an cin g   b e y o n d   f ea tu r p y r am id   n etwo r k s   to   im p r o v e   m u lti - s ca le  f u s io n   p r e d ictio n   an d   ac cu r ac y   f o r   d etec tin g   s m all  an d   c o m p lex   o b jects.  YOL Ov 4   [ 3 7 ]   o f f er e d   s im p ler   tar g et   d etec tio n   m o d el,   r ed u cin g   th e   tr ain in g   th r esh o ld   f o r   th alg o r ith m .   YOL Ov 5   d ev el o p ed   f iv e   v ar ian ts   ( N/S/M/L/X)   b ased   o n   v ar y i n g   ch a n n el   r atio s   an d   m o d el  s izes  [ 3 7 ] .   I n   late  2 0 2 2 ,   YOL Ov 6   a n d   YOL Ov 7   wer r elea s ed   alm o s s im u ltan eo u s ly ,   with   YOL Ov 6   in teg r atin g   th R ep VGG  s tr u ctu r to   o p tim i ze   GPU  p er f o r m a n ce   an d   s im p lify   tech n ical  im p lem en tatio n   [ 3 7 ] .   I n   J an u a r y   2 0 2 3 ,   Ultr aly tics   in tr o d u ce d   YOL Ov 8 ,   w h ich   m a d m a jo r   b r ea k th r o u g h   in   co m p u ter   v is io n   [ 3 7 ] .   YOL O v 8   d if f e r s   f r o m   tr ad itio n al  an ch o r   b o x - b ased   m eth o d s   b y   a d o p tin g   a n   an c h o r   box - f r ee   m eth o d   b y   d ir ec tly   p r ed ictin g   th ce n ter   o f   th o b ject.   YOL Ov 9 ,   r elea s ed   in   Feb r u ar y   2 0 2 4   [ 3 7 ] in tr o d u ce d   two   m ajo r   im p r o v em en ts th p r o g r am m ab le  g r ad ien in f o r m atio n   ( PGI )   f r am ewo r k   an d   th e   g en er alize d   ef f icien t   lay er   p o o lin g   n etwo r k   ( GE L AN) .   YOL Ov 1 0   [ 3 7 ] ,   r elea s ed   in   J u n e   2 0 2 4 ,   d e m o n s tr ate d   s u p er io r   p er f o r m an ce   o v er   its   p r ed ec ess o r s .   Sev er al   ca s s tu d ies  [ 3 0 3 6 ]   o n   PV   f au lt  d ete ctio n   u s in g   v a r ian ts   o f   YOL h av e   d em o n s tr ated   t h r ich n ess   o f   m o d els  an d   m et h o d s   ap p lie d   to   th is   task .   No ta b ly ,   h ig h   ac cu r ac y   is   m ain tain ed   ac r o s s   v ar iety   o f   d atasets   an d   tar g ets,  with   m etr ics  s u ch   as  m A P,  AP,  an d   F1 .   Var ian ts   lik e   YOL Ov 3 ,   YOL Ov 4 ,   an d   YO L Ov 5   o f ten   ac h iev d etec tio n   ac cu r ac y   ex ce e d in g   9 8 % in   ce r tain   ca s es.   T h r o b u s tn ess   an d   f lex ib ilit y   o f   YOL m o d els  in   d etec tin g   f au lts   in   PV  s y s tem s   ar h ig h lig h ted   b y   th ese  r esu lts .   T h er ef o r e,   YOL Ov 1 0   was  im p r o v ed   an d   u s ed   as  th m ain   n etwo r k   in   th is   s t u d y ,   wh ich   en a b les  f ast  p r o ce s s in g   wh ile   en s u r in g   h ig h   ac c u r ac y .   T h e   p ap e r   a ls o   in tr o d u ce s   th E MA   atten tio n   m o d u le,   wh ich   allo ws  th m o d el   to   e x tr ac f ea tu r es  ef f icien tly   with o u r e d u cin g   th d etec tio n   s p ee d .   Y OL Ov 1 0   is   u s ed   to   d etec v ar io u s   ty p es  o f   d e f ec ts   o n   th s u r f ac o f   p h o to v o ltaic  p an els,  in clu d in g   b r o k e n ,   h o t _ s p o t,  b lack _ b o r d er ,   s cr atc,   an d   n o   e lectr icity .   Ad d itio n ally ,   th is   p ap er   in clu d es  co m p ar is o n   o f   YOL Ov 1 0   with   its   ea r lier   v er s io n s .   T h e   p ap er ' s   m ain   co n tr ib u tio n s   ca n   b s u m m ar ized   as f o llo ws:   a.   I m p r o v th n ec k   p ar o f   YO L Ov 1 0   b y   in teg r atin g   t h E M atten tio n   m ec h a n is m ,   to   en h an ce   th a b ilit y   to   ca p tu r th e   tar g et  f ea t u r es.   b.   R ep lace   th h ea d   p ar t   o f   YOL Ov 1 0   with   th h ea d   p ar t o f   Y OL Ov 9 ,   b ec a u s we  f o u n d   th a r em o v i n g   non - m ax im u m   s u p p r ess io n   ( NM S)  in   YOL Ov 1 0   d o es  n o g iv g o o d   r esu lts   wh en   d ea lin g   with   m an y   ty p es  o f   tar g ets with   d if f er en f ea tu r es,   s u ch   as o n   th s u r f ac o f   PV p an els,  f iv ty p es o f   d e f ec ts .   c.   Pro p o s u s in g   th e   cy cle - GA n etwo r k   f o r   d ata   au g m en ta tio n ,   alth o u g h   th e   tr ain in g   ti m in cr ea s es,  th ac cu r ac y   o f   th m o d el  h as  b ee n   s ig n if ican tly   im p r o v e d .   Data   au g m en tatio n   b r i n g s   ad v a n ta g es  in   d etec tin g   d ef ec ts   o n   th s u r f ac o f   PV p an els.   T h o r g an izatio n   o f   th r est  o f   th p ap er   is   as  f o llo ws:   s e ctio n   2   p r esen ts   th p r o p o s ed   m eth o d ,   s ec tio n   3   in clu d es  th r esu lts   an d   d is c u s s io n ,   an d   s ec tio n   4   co n clu d es  with   th f in d in g s   an d   f u tu r d e v elo p m e n t   d ir ec tio n s .       2.   M E T H O D   2 . 1 .     O rig ina YO L O v 1 0   Dev elo p ed   b y   r esear ch er s   at   T s in g h u Un iv er s ity   an d   b ased   o n   Ultr aly tics   Py th o n ,   YOL Ov 1 0   in tr o d u ce s   a   n ew   ap p r o ac h   to   r ea l - tim o b ject  d etec tio n ,   ai m in g   to   ad d r ess   th e   lim itatio n s   o f   a r ch itectu r e   an d   p o s t - p r o ce s s in g   f o u n d   in   p r ev io u s   v e r s io n s   o f   YOL O.   T h ar c h itectu r o f   YOL Ov 1 0   is   d ep icted   in   Fig u r es  1   a n d   2 .   T h a r ch ite ctu r o f   YOL Ov 1 0   in h e r its   th ad v a n tag es  o f   p r ev io u s   YOL m o d els  wh ile   ad d in g   im p o r tan im p r o v em e n ts .   T h s tr u ctu r o f   th m o d el  in clu d es  th f o llo win g   m ain   co m p o n en ts :   B ac k b o n e,   s er v in g   as  th f ea tu r ex tr ac to r ,   YOL Ov 1 0   u s es  an   im p r o v ed   v er s io n   o f   cr o s s   s tag p ar tial  n etwo r k   ( C SP Net )   to   en h a n ce   g r ad ien f lo an d   r ed u ce   r e d u n d an ca lc u latio n s T h Nec k   n etwo r k ,   d esig n e d   to   ag g r eg ate  f ea tu r es  f r o m   m u ltip le  lev els  an d   tr an s m it  th em   to   th h ea d ,   ef f ec tiv ely   m er g es  m u lti - s ca le  f ea tu r es  u s in g   p ath   a g g r e g atio n   n etwo r k   ( PAN )   lay e r s .   T h h ea d   p a r o f   th YOL Ov 1 0   n e two r k   co n s is ts   o f   one - to - m an y   h ea d   an d   o n e - to - o n h ea d .   T h e   one - to - m an y   h ea d   g en e r ates  m u ltip le  e x p ec tatio n s   f o r   ea ch   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 3 1 9 - 3 3 3 1   3322   o b ject  d u r in g   tr ai n in g   t o   p r o v id r ich   s u p er v is io n   s ig n als  an d   im p r o v lear n in g   ac cu r a cy .   T h e   one - to - o n h ea d   o n ly   g e n er ates th b est e x p ec tatio n s   f o r   ea ch   o b ject ,   eli m in atin g   th n ee d   f o r   NM S.           Fig u r 1 .   Netwo r k   s tr u ctu r o f   YOL Ov 1 0   d iag r am       C o n v S p l i t   B o t t l e n ec k S h o r t c u t ? C o n v C o n v C o n c a t C o n v   .   B o t t l e n ec k S h o r t c u t ? n C 2 f S h o r t c u t = ?, n Bo t t l e n e c k S h o r t c u t = T r u e C o n v C o n v Bo t t l en ec k S h o r t c u t = F a l s e S P P F C o n v M a x p o o l 2 d M a x p o o l 2 d M a x p o o l 2 d C o n c a t C o n v C o n v 2 d B a t c h N o r m 2 d C o n v S i L U C o n v C o n v 2 d BN S C D o w n C o n v S p l i t C IB C IB C o n c a t C o n v C 2 f C I B 1 M HS A P S A F F N 1 Sp l i t     Fig u r 2 .   Diag r a m   o f   YOL Ov 1 0 s   n etwo r k   d etail  s tr u ctu r e       2 . 2 .     I m pro v ed  YO L O v 1 0   YOL Ov 1 0   is   th latest  v er s io n   in   th YOL s er ies,  m ar k in g   an   im p o r tan s tep   f o r wa r d   i n   r ea l - tim tar g et  d etec tio n   p r o b lem s .   T h YOL Ov 1 0   m o d el  is   h ig h l y   ap p r ec iated   f o r   its   b alan ce   b et wee n   ac cu r ac y   an d   in f er en ce   tim e,   wh ic h   is   s u itab le  f o r   r ea l - tim o b ject  d e tectio n   r eq u ir em e n ts .   Ho wev er ,   wh en   ap p ly in g   YOL Ov 1 0   to   s p ec if ic  p r o b le m s   with   s p ec ial  d ata,   ad ju s tm en ts   n ee d   to   b m ad t o   m ak it  m o r s u itab le.   T h er ef o r e,   th is   p ap e r   im p r o v e s   YOL Ov 1 0   to   s im u ltan eo u s ly   d etec 5   t y p es  o f   d ef ec ts   o n   PV  an d   p r esen ts   th e   p r o p o s ed   n etwo r k   s tr u ctu r in   Fig u r 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         I mp r o ve d   YOLOv1 0   mo d el  fo r   d etec tin g   s u r fa ce   d efec ts   o n   s o la r     ( P h a t T.   N g u ye n )   3323   C o n v C o n v C 2 ( T r u e ) C o n v C 2 ( T r u e ) S C D o w n C 2 ( T r u e ) S C D o w n C 2 f C IB S P P F B a c k b o n e P S A C o n c a t U p s a m p l e C 2 ( F a l s e ) C o n c a t U p s a m p l e C o n c a t C 2 f C IB C 2 f C IB S C D o w n C o n c a t V D e t e c t   M i d l e  T arge t V D e t e c t L a r g e   T a r g e t N e c k He a d C 2 ( F a l s e ) V D e t e c t S m al l  T ar ge t C o n v A d d ed m o d u l e s R et a i n ed   m o d u l es r e p l a c e   m o d u l e s E M A E M A E M A     Fig u r 3 .   I m p r o v ed   YOL Ov 1 0   ( PV - YOL Ov 1 0 )   n etwo r k   s tr u ctu r d iag r a m       2 . 2 . 1 .   An im pro v e m ent   o f   t he  neck   T h n ec k   p ar o f   th YOL O v 1 0   n etwo r k   h as  b ee n   ex te n d ed   with   m u lti - s ca le  atten tio n   ( E MA )   m o d u le ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 3   [ 3 8 ] ,   [ 3 9 ] .   T o   im p r o v e   t h ex p r ess iv en ess   o f   th e   PV - YOL Ov 1 0   n etwo r k   an d   co n s tr u ct  d ep e n d en cies,  wh ile  m in im izin g   th lo s s   o f   im p o r tan in f o r m atio n   b et wee n   co n v o lu tio n al   ex tr ac tio n s ,   th E MA   m o d u le  h as b ee n   in teg r ate d   in to   th e   n e ck   p ar t o f   th n etwo r k .   T h s tr u ctu r o f   th E MA   is   s h o wn   in   Fig u r 4 .   E M A,   p ar allel  atten tio n   m ec h an is m   co m m o n ly   ap p lied   in   co m p u ter   v is io n   ap p licatio n s ,   en h a n ce s   m o d el   p er f o r m an ce   an d   s p ee d s   u p   p r o ce s s in g .   I n   co n tr ast  to   c o n v en tio n al  C NNs,  E MA   em p lo y s   a   p ar allel  ar c h itectu r f o r   ef f icien in p u d ata  p r o ce s s in g .   D u to   t h p ar allel  co n v o lu tio n   f ea tu r e,   th m o d el  tr ain i n g   p r o ce s s   b ec o m es  f aster   wh en   w o r k in g   with   lar g d ata,   wh ile  im p r o v in g   ac cu r ac y   b y   s im u ltan eo u s ly   p r o ce s s in g   f ea tu r es  at  d if f er en s ca les.  T h k ey   to   th ef f ec tiv e n ess   o f   E MA   lies   in   th e   s y n er g is tic  co m b in atio n   o f   3 × 3   m ask   an d   1 × 1   b r an c h .   Str ateg ically   d ep lo y in g   th is   co m b in atio n   allo ws  f o r   s y n th esizin g   m u lti - s ca le  s p atial  in f o r m atio n ,   d eliv er i n g   m ec h an is m   f o r   f ast  an d   ef f icien f ee d b ac k .   B y   f lex ib ly   n a v ig atin g   t h co m p lex   en v ir o n m en t   o f   f ea tu r e x tr ac tio n ,   d esig n i n g   en s u r es  s tr o n g   a d ap tab ilit y   t o   v ar io u s   s p atial  s ca les  in   th d ata.   C o m p r is in g   two   m ain   p ar a llel  b r an ch es,  th E MA   ar c h itectu r in clu d es  o n e   b r an ch   f o r   p er f o r m i n g   g lo b al   clu s ter in g   in   o n e   d im e n s io n   to   en c o d g lo b al   in f o r m atio n ,   wh ile  th e   o th e r   b r an ch   is   f o r   ex tr ac tin g   f ea tu r es  u s in g   3 × 3   co n v o lu tio n .   M o d u latin g   an d   n o r m alizin g   t h e   o u tp u ts   f r o m   b o t h   b r an ch es  with   s ig m o i d   f u n c tio n ,   in teg r atin g   th ese  o u t p u ts   th r o u g h   m u lti - d im en s io n al  in ter ac tio n   m o d u le   ca p tu r es   p ix el   r elatio n s h ip s .   E n h an cin g   o r   wea k en i n g   t h o r ig in al  f ea tu r es  b y   t h s ig m o id - m o d u lated   f ea tu r e   m ap s   lead s   to   m o r r e f in ed   an d   o p tim ized   r ep r esen tatio n .   C o n s eq u e n tly ,   en c o d in g   in ter - ch an n el  in f o r m atio n   b y   E MA   ad ju s ts   th s ig n if ican ce   o f   d if f e r en t   ch an n els,  wh ile  m ain tain in g   th p r ec is s p atial   s tr u ctu r d etails with in   th ese  ch an n els  [ 3 9 ] .     2 . 2 . 2 .   An  im pro v e m ent   o f   t he  hea d   YOL Ov 1 0   in tr o d u ce s   n ew   m eth o d   ca lled   c o n s is ten d u al  lab elin g   f o r   NM S - f r ee   t r ain in g .   T h e   NM S - f r ee   m eth o d   allo ws  f o r   tr u ly   en d - to - en d   m o d el  im p l em en tatio n ,   s im p lifie s   th in f er en ce   p ip elin e,   an d   p o ten tially   im p r o v es   th o v er a ll  p er f o r m an ce   o f   th e   s y s tem .   Ho wev er ,   s in ce   th e   g o al   o f   th i s   p ap er   is   to   d etec t   d ef ec ts   with   s im ilar   tar g et  ch ar ac ter is tics ,   s u ch   as  b lack _ b o r d er ,   s cr atch ,   an d   b r o k en ,   wh ic h   ar q u ite  s im ilar ,   ap p ly in g   th e   o n e - to - m a n y   an d   o n e - to - o n d etec tio n   h ea d s   as   in   YOL Ov 1 0   will  lik ely   m is - d etec s u ch   d ef ec ts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 3 1 9 - 3 3 3 1   3324   Fo r   p r o b lem s   th at   o n ly   d etec o n ty p o f   tar g et,   th e   h ea d   o f   YOL Ov 1 0   h as  b etter   p er f o r m an ce   th an   p r e v io u s   v er s io n s ,   b u f o r   th p r o b lem   o f   class if y in g   5   ty p es  o f   d e f ec ts   as  in   th is   p ap er ,   th h ea d   o f   YOL Ov 1 0   is   r ep lace d   b y   t h h ea d   o f   YOL Ov 9   [ 4 0 ]   an d   s till   u s es  N MS.   Up o n   id en tify in g   an d   ca teg o r izin g   th f au lt y   ar ea s ,   NM i s   em p lo y ed   to   f ilter   th d etec tio n   b o x es,  ad d r ess in g   th is s u o f   o v er lap p in g   tar g et  b o x es.  Dete r m in in g   th I o v alu b etwe en   th d etec tio n   b o x es  with   th g r ea test   co n f id en ce   an d   o th er   d etec tio n   b o x es,  as  well  as  ex am in in g   b o x es  with   I o v alu es  s u r p ass in g   th d esig n ated   th r esh o ld ,   is   co n d u cted .   T h is   p r o ce d u r co n tin u es u n til o n ly   o n co r r esp o n d in g   d etec tio n   b o x   r e m ain s   f o r   ea ch   o b ject.           Fig u r 4 .   E MA   m o d u le  [ 3 8 ]       2 . 2 . 3 .   Da t a   a ug m ent a t io n us ing   c y cle - G AN  net wo rk   T o   o v er co m e   th p r o b lem   o f   lim ited   s am p le  s ize  f o r   d ee p   lear n in g   m o d els,  c y cle - G AN - b ased   s am p le  en h a n ce m en t   s tr ateg y   was  p r o p o s ed ,   in   wh ich   th e   er r o r   r eg io n s   ar e   r a n d o m l y   g e n er ated   t o   g en er ate  p s eu d o - s am p les,  wh ich   h elp s   d iv er s if y   th ex is tin g   s am p le  s et.   I n   th is   s tu d y ,   c y cle - GAN  is   ap p lied   to   g en er ate  p s eu d o - s am p les  f r o m   th er r o r   r eg io n s   b ased   o n   th o r i g in al  d ata,   i n   o r d er   t o   ex p an d   th tr ai n in g   d ataset,   d u to   th s m all  s ize  o f   th o r i g in al  d ataset  an d   th im b alan ce   b etwe en   th er r o r   class es.  T h o u ts tan d in g   ad v a n tag o f   c y cl e - GAN  is   th ab ilit y   t o   tr ain   t h im ag e   tr an s f o r m atio n   m o d el  with o u p ar allel  d ata  p air s   [ 4 1 ] .   C y cle - GAN,   an   u n s u p er v is ed   d ee p   lear n in g   ap p r o ac h ,   f ac ilit ates  b id ir ec tio n al  tr an s f o r m atio n   b etwe en   th s o u r ce   d o m ain   an d   th tar g et  d o m ain   Y,   as  d ep icted   in   Fig u r 5 .   I u s es  two   g en er ativ e   n etwo r k s   G1   an d   G2 G1   tr a n s f o r m s   f r o m   t o   Y,   an d   G2   t r an s f o r m s   b ac k   f r o m   to   X.   B o th   ar co n n ec te d   to   d is cr im in ativ n etwo r k s   D1   an d   D2   af ter   u n d er g o in g   a d v e r s ar ial  tr ain in g .   T h n etwo r k s   an d   en g ag in   co m p etitiv p r o ce s s ,   with   ac tin g   as  b in ar y   class if ier   attem p tin g   to   d if f er e n tiate  b etwe en   r ea an d   f ak e   im ag es,  wh ile  aim s   to   d ec eiv b y   e n h an ci n g   t h q u al ity   o f   th g en er ate d   im ag es.   Pro v id in g   an   im ag f r o m   th s o u r ce   d o m ain   as  i n p u to   th g e n er ativ n etwo r k   G,   it  p r o d u ce s   s y n th etic  im ag as  o u tp u t.   R ec eiv in g   b o th   th s y n th etic  im ag an d   r an d o m   im ag f r o m   th tar g et  d o m ain ,   th d is cr im in ativ n etwo r k   p r o ce s s es  th em   with o u r eq u ir in g   p ai r in g .   C y cle - GAN  was  tr ain ed   f o r   5 0 0   e p o ch s   with   f ix ed   lear n in g   r ate  o f   0 . 0 0 0 2 .   Af te r   th is   p r o c ess ,   th s y n th etic  im a g es  ar e   g en er ated   b y   c y cle - GAN.   I n   t h is   p ap er ,   we  cr ea te d   5 0 0   im a g es a n d   th eir   co r r esp o n d in g   a n n o tatio n s   to   en h a n ce   t h tr ain in g   d ataset  f o r   th e   PV - YOL Ov 1 0   m o d el.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         I mp r o ve d   YOLOv1 0   mo d el  fo r   d etec tin g   s u r fa ce   d efec ts   o n   s o la r     ( P h a t T.   N g u ye n )   3325   2 . 2 . 4 .   P def ec t   det ec t io n us ing   P V - YO L O v 1 0   m o del   T h p r o ce s s   o f   d etec tin g   s u r f a ce   d ef ec ts   o n   p h o to v o ltaic  p a n els  b ased   o n   th PV - YOL Ov 1 0   m o d el,   in clu d in g   th e   s tep s   o f   d ata  s et  co n s tr u ctio n ,   d ata  au g m e n tatio n ,   m o d el  tr ai n in g   a n d   d ef ec d etec tio n ,   is   illu s tr ated   in   Fig u r 5 .   First,  th d ata  will  b co llected ,   p r e - p r o ce s s ed ,   lab elled ,   an d   th en   d iv id ed   in to   tr ai n in g   an d   test in g   d ata  s ets.  T h c y cle - GAN  n etwo r k   is   u s ed   to   au g m en th tr ain in g   d ata  s et.   Nex t,  th tr ain in g   p ar am eter s   ar e   s et  an d   th e   d ee p   lear n in g   n etwo r k   is   in itialized .   Du r i n g   t h is   p r o ce s s ,   th w eig h ts   o f   th m o d el   ar u p d ate d   th r o u g h   ea ch   i ter atio n   to   en s u r e   th co n v er g en ce   o f   th lo s s   f u n ctio n ,   an d   f in ally   th e     PV - YOL Ov 1 0   m o d el  is   g e n er ated   to   d etec d e f ec ts   o n   th e   s u r f ac o f   th p an els.  T h d ef e ct  d etec tio n   p r o ce s s   is   co m p letely   au t o m atic,   a n d   wh en   a   n ew   d ata  s et  is   ad d ed ,   th e   m o d el  co n f ig u r atio n   p ar am eter s   ca n   b e   u p d ated   ac c o r d in g ly   an d   r e - t r a in ed ,   m ee tin g   th ac tu al  r e q u ir em en ts .           Fig u r 5 .   T h PV d ef ec t d etec t io n   p r o ce s s   b ased   o n   PV - YOL Ov 1 0       3.   E XP E R I M E N T A L   P RE P A RATI O A ND  RE SU L T   3 . 1 .     Da t a s et   intr o du ct io n   W u s ed   th p u b lic  PV  m u lti - d ef ec d ataset  [ 3 5 ]   to   v alid at th ef f ec tiv e n ess   o f   o u r   m o d el.   T h is   d ataset  in clu d es  f iv co m m o n   d ef ec ty p es:  b r o k en ,   h o t_ s p o t,  b lack _ b o r d er ,   s cr atch ,   an d   n o _ elec tr icity .   Fig u r 6   illu s tr ates  ex am p les  o f   ea ch   o f   th ese  d e f ec ty p es.   I m ag es  f r o m   th PV  m u lti - d ef ec d ataset  wer p r o ce s s ed ,   with   to tal  o f   1 , 1 0 8   PV  p an el  s u r f ac d e f ec im ag es,  d iv id ed   in t o   7 2 . 8 f o r   th tr ain in g   s et  an d   2 7 . 2 f o r   th test in g   s et.   Sp ec if ically ,   th er ar 8 0 7   im ag es   in   th tr ain in g   s et  an d   3 0 1   i m ag es  in   th test in g   s et.   W u s ed   Py th o n   to   co n v er t th lab els f r o m   XM L   to   T XT   f o r m at  an d   s er v f o r   m o d el  tr ain in g .   T h er a r to tal  o f   4 2 3 5   d ef ec tiv e   tar g e ts   o n   th 1 , 1 0 8   PV  p a n el  s u r f ac im ag es.  T h liter atu r e   [ 3 5 ]   i n d icate s   th at  ac co u n tin g   f o r   th h ig h est  p r o p o r tio n   o f   th e   f iv d e f ec ty p e s ,   h o t _ s p o ts   co n s titu te  4 9 . 0 9 %.  Sm all  s cr atch es,  r ep r esen tin g   3 6 . 6 2 %,  ar f o llo wed   b y   b lack - b o r d er   tar g ets   an d   b r o k en   ce lls ,   wh ich   ac co u n f o r   6 . 0 2 an d   3 . 9 9 %,  r esp ec tiv ely .           Fig u r 6 .   So m e   s am p les o f   5   t y p es o f   PV su r f ac d ef ec ts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 3 1 9 - 3 3 3 1   3326   3 . 2   I m plem ent a t io n det a ils   T h h ar d war u s ed   f o r   th ex p er im en ts   in clu d e d   GPU  ( R T X4 0 7 0   T Su p er   1 6   GB ) ,   C P U     ( i5 - 1 2 6 0 0 KF) ,   3 2   GB   R AM ,   alo n g   with   Py T o r c h   v er s io n   1 . 1 3 . 1   as  th d ee p   lear n in g   p latf o r m   an d   Py t h o n   v er s io n   3 . 1 0 . 1 3 .   T h d ataset  was  tr ain ed   o v er   3 0 0   ep o ch s   u s in g   th Ad am   o p tim izatio n   alg o r ith m   with   an   in itial lea r n in g   r ate  o f   0 . 0 1 .   T h im p o r ta n t p ar am ete r s   in   th e   tr ain in g   p r o ce s s   ar d etailed   i n   T ab le  2 .       T ab le  2 .   E x p er im en tal  e n v ir o n m en t setu p   S TT   P a r a me t e r s   S e t u p   1   Ep o c h s   3 0 0   2   W a r mu p - e p o c h s   3   3   W a r mu p - mo m e n t u m   0 . 8   4   B a t c h   S i z e   16   5   I mg si z e   6 4 0 × 6 4 0   6   l r f   0 . 0 1   7   l r 0   0 . 0 1   8   O p t i mi z e r   A d a m   9   M o me n t u m   0 . 9 3 7       3 . 3   E v a lua t io n ind ica t o rs   T o   ev alu ate  th p e r f o r m an ce   o f   th p r o p o s ed   m o d el  PV - YOL Ov 1 0   co m p ar ed   with   t h n ewly   in tr o d u ce d   YOL v e r s io n s   ( Y OL Ov 1 0 s ,   x ,   n ,   m ,   l) ,   th is   p a p er   u s es  s tatis tical  in d ices  to   co m p ar th e   m o d els.  T h r o u g h o u th ex p er im e n t,  th ev alu atio n s   wer p er f o r m ed   b y   p er s is ten tly   tu n in g   t h p ar am eter s .   T h e   tr ain in g   an d   test in g   s ets  o f   th e   d ataset  wer d iv id ed   in to   s m aller   p ar ts   to   o p tim ize  th m o d el  tr ain in g   p r o ce s s   s o   th at  ea ch   in d e x   co u ld   b te s ted   in   d etail.   As  s h o w n   in   Fig u r 7 ,   t h r ec all  ( 1 ) ,   p r ed ictio n   r ate   ( 2 ) ,   a n d   mA P   g r ap h   ( 4 )   wer v er if ied .   T h e   f in d in g s   in d icate d   th at  th m AP  cu r v p r o g r ess iv ely   s tead ied   f o llo win g   a   s p ec if ic  n u m b er   o f   tr ain in g   iter atio n s ,   wh ile  b o th   th r ec all  r ate  an d   p r ec is io n   r ea c h ed   th i n ten d ed   o u tco m es.   T h mA P   in d ex   r ep r esen ts   th av er ag p r ec is io n   p e r   class ,   wh ile  AP   ( 3 )   is   th a r ea   u n d er   th e   Pr     ( p r ec is io n - r ec all)   c u r v e,   an d   p r ec is io n   is   u s ed   to   ev alu ate  th p er f o r m an ce   o f   th tar g et  d e tectio n   m o d el.   T h e   r ec all  r ate,   o r   all - test   r ate,   r ep r esen ts   th p r o p o r tio n   o f   co r r ec tly   p r ed icted   class es  o u o f   th to tal  n u m b e r   o f   tr u class es,  in   co n tr ast to   th f alse d etec tio n   r ate.      =   +    ( 1 )      =   +    ( 2 )     wh er TP FN ,   an d   FP   r e p r esen th e   n u m b er   o f   tr u e   p o s itiv es,  f alse  n eg ativ es,  a n d   f alse  p o s itiv es,  r esp ec tiv ely .      =  (  )  1 0   ( 3 )     wh er    an d      d en o te  th r ec all  an d   p r ec is io n   f o r   tar g et  class   an d   N   d en o tes  th n u m b er   o f   tar g ets.   T h av er a g p r ec is io n   m ea n   is   ca lcu lated   as   ( 4 ) :      = 1  = 1   ( 4 )     wh er e   N   s ig n if ies  th n u m b er   o f   ca teg o r ies  an d   AP   s tan d s   f o r   th a v er ag e   p r ec is io n   o f   ea ch   ca teg o r y .   I n   th e   s co p o f   o u r   d etec tio n   task ,   N   5 .     3 . 4 .     M a in re s u lt s   T o   en s u r e   an   ac cu r ate  r ep r es en tatio n   o f   th e   p r o p o s ed   al g o r ith m s   d etec tio n   p e r f o r m an ce   o n   th d ataset  d etailed   in   s ec tio n   3 . 1 ,   in clu d i n g   t h b ac k g r o u n d   r eg io n   as  a   ca teg o r y   in   th c o n f u s io n   m atr ix ,   alo n g   with   th f iv d ef ec ts ,   was  n ec ess ar y   f o r   ev alu atin g   th m o d el’ s   ef f ec tiv en ess .   I n   th e   co n f u s io n   m atr ix ,   r ep r esen tin g   th tr u class es   o f   th o b jects  ar th r o ws,  wh ile  in d icatin g   th p r ed ic ted   class e s   ar th e   co lu m n s .   Sin ce   en co m p ass in g   all  p ix els  in   th im ag th at  d o   n o co r r esp o n d   to   an y   d ef ec is   th b ac k g r o u n d   lay er ,   it  is   n o class   th PV - YOL Ov 1 0   m o d el  is   tr ain ed   to   id en tify .   T h u s ,   wh en   th m o d el  is   ap p lied   to   an   im ag e,   n o   d ef ec t sh o u ld   b class if ied   as   b elo n g in g   to   th b ac k g r o u n d   lay er .   C o n s eq u en tly ,   Fig u r 8   will sh o w   v alu e   o f   0   i n   th e   b ac k g r o u n d - b ac k g r o u n d   co lu m n   o f   th PV - YOL Ov 1 0   m o d els’  co n f u s io n   m at r ix ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         I mp r o ve d   YOLOv1 0   mo d el  fo r   d etec tin g   s u r fa ce   d efec ts   o n   s o la r     ( P h a t T.   N g u ye n )   3327   r ep r esen tin g   an   in v alid   p r ed ictio n   o f   th PV - YOL Ov 1 0   m o d el.   T o   b etter   u n d e r s tan d   th v alu es  an d   v alid atio n   r esu lts   o f   th p r o p o s ed   m o d el  f o r   d etec tin g   f i v ty p es   o f   PV  s u r f ac e   d e f e cts,  p lease  r ef er   to   T ab le  3 .   I n   T ab le  3 ,   th n o _ e lectr icity   s u r f ac d ef ec h as  t h h ig h est  m AP  v alu o f   0 . 9 4 5 ,   wh ile  h o t_ s p o t,   b lack _ b o r d er ,   b r o k en ,   an d   s cr atch   h av m AP  v alu es  o f   0 . 9 4 4 0 . 9 3 2 0 . 7 3 8 an d   0 . 6 4 3 ,   r esp ec tiv ely .   T h is   p r im ar ily   r esu lts   f r o m   th f a ct  th at  th n o _ elec tr icity   d ef e ct  is   lar g in   s ize  an d   th f ea tu r is   d if f icu lt  to   co n f u s e,   wh ile  h o t_ s p o h as  th lar g est  n u m b er   o f   tr ain in g   s am p les,  ac co u n tin g   f o r   n ea r ly   h alf   o f   th to tal   s am p les.  I n   c o n tr ast,  s cr atch   a n d   b r o k e n   ar e   s m all  in   s ize  a n d   ar e   ea s ily   co n f u s ed   with   ea c h   o th e r ,   r esu ltin g   in   r elativ ely   lo p r ec is io n ,   r ec all,   an d   mA P   v alu es o n   s cr atch   a n d   b r o k en .           Fig u r 7 .   PV - YOL Ov 1 0   d etec tio n   in d ex   ch ar t           Fig u r 8 .   T h co n f u s io n   m atr ix   o f   PV - YOL Ov 1 0   m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 3 1 9 - 3 3 3 1   3328   T ab le  3 .   PV - YOL Ov 1 0   d etec t io n   r esu lts   C a t e g o r y   P r e c i s i o n   R e c a l l   m AP   b r o k e n   0 . 6 8 7   0 . 7 0 6   0 . 7 3 8   h o t _ sp o t   0 . 9 7 4   0 . 8 0 8   0 . 9 4 4   b l a c k _ b o r d e r   0 . 8 0 9   0 . 9 0 5   0 . 9 3 2   scrat c h   0 . 7 0 7   0 . 6 2 9   0 . 6 4 3   n o _ e l e c t r i c i t y   0 . 9 2 7   0 . 9   0 . 9 4 5       3 . 4 . 1 .   Abla t io n e x perim ent     C o n d u ctin g   ab latio n   ex p er im en ts   f o r   th o r o u g h   c o m p ar i s o n ,   we  aim   to   v er if y   th ef f ec ts   o f   d if f er en m o d u les  o n   m o d el  p er f o r m a n ce .   Star tin g   with   th YOL Ov 1 0 s   m o d el  as  th b ase,   we  g r ad u ally   ad d   ad d itio n al  m o d u les  to   illu s tr at th im p o r tan ce   o f   ea ch   m o d u le  an d   its   in f lu en ce   o n   p er f o r m an ce .   Sh o win g   th r esu lts   o f   th ese  ex p er im en t s ,   T ab le  4   d em o n s tr ates th at  ac h iev in g   th b est ex p e r im en tal   o u tco m es r eq u ir es  u s in g   all  m o d u les,  in d icatin g   t h at  ev er y   m o d u le  is   v ital to   o u r   s tr ateg y .   I m p r o v in g   all  m o d el  m etr ics,  th ad d itio n   o f   th E MA   m o d u le  r esu lts   in   0 . 1 in cr ea s in   m AP @ 0. 5   an d   0 . 4 r is in   m AP @ 0. 5:0 . 95 ,   ef f ec tiv el y   s h o wca s in g   its   en h an ce m en o f   th e   m o d el' s   f ea tu r e x tr ac tio n   ca p ab ilit ies.  Mo d if y in g   th h ea d   o f   YOL Ov 9   r esu lted   in   e n h an ce m e n ts   o f   2 . 5 an d   3 . 1 in   m AP @ 0. 5   an d   m AP @ 0. 5:0. 95 ,   r esp ec tiv ely ,   co n f ir m in g   th at  th is   m o d u le  d ir ec ts   th n etwo r k   to   ca p tu r m o r cr u cial  f ea tu r e   in f o r m atio n .   I n teg r atin g   b o th   th h ea d   m o d if icatio n   an d   th e   E MA   ad d itio n   led   t o   in c r ea s es  o f   4 . 4 %   an d   3 . 6 in   m AP @ 0. 5   an d   m AP @ 0. 5:0. 95 .   Ultim ately ,   em p lo y in g   d at au g m en tatio n   with   th C y cle - GAN  n etwo r k   elev ated   m AP@ 0 . 5   an d   m AP @ 0. 5:0. 95   b y   5 . 1 an d   6 . 5 %.   T h d ata  s h o w n   in   T ab le  4   cle ar ly   illu s tr ates  th ess en tial r o le  an d   ef f ec tiv e n ess   o f   ea ch   m o d u le,   h ig h lig h tin g   th ad v a n tag o f   o u r   m eth o d .       T ab le  4 .   Ab latio n   ex p e r im en r esu lts   M o d e l   P r e c i s i o n   R e c a l l   mA P @ 0. 5   mA P @ 0. 5 : 0 . 95   Y O LO v 1 0 s   0 . 8 1 5   0 . 6 8 8   0 . 7 8 9   0 . 5 0 6   Y O LO v 1 0 s+ EM A   0 . 7 6 8   0 . 7 1 7   0 . 7 9 9   0 . 5 1   Y O LO v 1 0 s+H e a d   o f   Y O LO v 9   0 . 8 0 1   0 . 7 6 4   0 . 8 1 4   0 . 5 3 7   Y O LO v 1 0 s+H e a d   o f   Y O LO v 9 + EM A   0 . 7 9 4   0 . 7 8 7   0 . 8 3 3   0 . 5 4 2   H e a d   o f   Y O LO v 9 + E M A + G A N   ( P V - Y O LO v 1 0 )   0 . 8 2 1   0 . 7 9   0 . 8 4   0 . 5 7 1       3 . 4 . 2 Co m pa riso n wit h sta t e - of - t he - a rt   m et ho ds   YO L O v 1 0   T o   s h o wca s th s u p er io r ity   o f   th en h an ce d   PV - YOL Ov 1 0   m o d el,   th is   s tu d y   ca r r ied   o u s er ies  o f   ev alu atio n   e x p er im e n ts ,   co m p ar in g   its   p er f o r m an ce   ag ai n s th n ewly   in tr o d u ce d   YOL Ov 1 0   m o d els.   Of f er in g   co n cise  co m p a r is o n   o f   v ar io u s   YOL Ov 1 0 s   m o d el  v er s io n s ,   T ab le  5   h ig h lig h t s   th ar ch itectu r al  d iv er s ity   am o n g   th YOL Ov 1 0 s   v ar ia n ts .   T h ese  v ar ian ts ,   em p h asizin g   d if f er en t   ar ch it ec tu r al  ap p r o ac h es,   d em o n s tr ate  d is tin ct  tr ad e - o f f s   b etwe en   m AP 0. 5 m AP 0. 5 - 0. 9 5 Pre cisi o n ,   r ec all  a n d   GFL OP.  T h p r o p o s ed   PVDF - YOL Ov 1 0   m o d el  d em o n s tr ates  th h ig h est  p er f o r m an ce   in   d etec tin g   f iv t y p es  o f   s u r f ac d e f ec ts   o n   PV  with   m AP 0. 5 m AP 0. 5 - 0. 95 Pre cisi o n ,   r ec all  c o m p a r ed   t o   th latest  YOL Ov 1 0   v er s io n s .   H o wev er ,   t h er is   a   co m p u tatio n al  tr ad e - o f f   as  th GFLO v alu o f   th p r o p o s ed   m o d el  is   th lar g est  an d   th m o s co m p u tatio n ally   ad v a n tag eo u s   is   th YOL Ov 1 0 n   m o d el  with   th s m allest GFL OP.       T ab le  5 .   R esu lts   o f   p r o p o s ed   m o d els PV - YOL Ov 1 0   an d   YOL Ov 1 0   v er s io n s   M o d e l   mA P @ 0. 5   mA P @ 0. 5 - 0. 9 5   P r e c i s i o n   R e c a l l   G F LO P   Y O LO v 1 0 s   0 . 7 8 9   0 . 5 0 6   0 . 8 1 5   0 . 6 8 8   2 4 . 5   Y O LO v 1 0 m   0 . 7 7 7   0 . 5 1   0 . 7 5 6   0 . 7 1 9   6 3 . 4   Y O LO v 1 0 n   0 . 7 7 5   0 . 5 1 3   0 . 7 4 8   0 . 7 0 1   8 . 2   Y O LO v 1 0 b   0 . 8 0 3   0 . 5 1 8   0 . 7 9 6   0 . 7 4   98   Y O LO v 1 0 l   0 . 8 1 8   0 . 5 3 3   0 . 8 7 8   0 . 7 2 9   1 2 6 . 4   Y O LO v 1 0 x   0 . 8 2 1   0 . 5 4 2   0 . 8 3 3   0 . 7 6 3   1 6 9 . 8   PV - Y O LO v 1 0   0 . 8 4   0 . 5 7 1   0 . 8 2 1   0 . 7 9   1 7 6 . 8       3 . 4 . 3 .   Q ua lita t iv co m pa riso n   T o   f u r t h er   clar if y   th e f f ec tiv e n ess   o f   th p r o p o s ed   m eth o d ,   we  s elec ted   s o m r ep r esen tati v im ag es  to   co m p a r with   o th er   s tate - of - th e - ar m eth o d s .   Fig u r 8   ill u s tr ates  th is   s p ec if ically .   As  s h o wn   in   Fig u r e   9 ,   o u r   m o d el  o u tp er f o r m s   th e   Y OL Ov 1 0 n   m o d el.   Fig u r 9 ( a)   clea r ly   s h o ws  th at  th e r ar e   s o m m is s ed   d ef ec d etec tio n s ,   m ar k ed   in   r ed   at  th r ee   d if f er e n lo ca tio n s   with   d if f er en d ef ec ty p es.  Me an w h ile,   in   Fig u r 9 ( b ) ,   th m is s ed   lo ca tio n s   in   Fig u r 9 ( a)   wer e   ac cu r ately   d etec te d   b y   t h p r o p o s ed   m o d el.   T h i s   im p r o v em e n ca n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.