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基于改进FasterNet的轻量化小麦生育期识别模型
作者姓名:时雷  雷镜楷  王健  杨程凯  刘志浩  席磊  熊蜀峰
作者单位:河南农业大学
基金项目:国家自然科学基金项目(31501225)、河南省科技研发计划联合基金(优势学科培育类)项目(222301420113)和河南省自然科学基金项目(222300420463、232300420186)
摘    要:针对现阶段小麦生育期信息获取需依靠人工观测,效率低、主观性强等问题,本文构建包含冬小麦越冬期、返青期、拔节期和抽穗期4个生育期共计4 599幅小麦图像数据集,并提出一种基于FasterNet的轻量化网络模型FSST(Fast shuffle swin transformer),开展4个关键生育期的智能识别。在FasterNet部分卷积的基础上引入Channel Shuffle机制,以提升模型计算速度。引入Swin Transformer模块来实现特征融合和自注意力机制,用来提升小麦关键生育期识别准确率。调整整个模型结构,进一步降低网络复杂度,并在训练中引入Lion优化器,加快网络模型收敛速度。在自建的数据集上进行模型验证,结果表明,FSST模型参数量仅为1.22×10~7,平均识别准确率、F1值和浮点运算量分别为97.22%、78.54%和3.9×10~8,与FasterNet、GhostNet、ShuffleNetV2和MobileNetV3 4种模型相比,FSST模型识别精度更高,运算速度更快,并且识别时间分别减少84.04%、73.74%、72.22%和77.01%。提出的FSST模型能够较好地进行小麦关键生育期识别,并且具有识别快速精准和轻量化的特点,可以为大田作物生长实时监测提供信息技术支持。

关 键 词:小麦  生育期识别  FasterNet  轻量化  Lion优化器  
收稿时间:2023-12-12
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