基于U-Net的葡萄种植区遥感识别方法

为提高葡萄种植区遥感识别精度,基于高分二号卫星遥感影像,对U-Net网络进行改进：从空间和通道维度自适应校准特征映射,以增强有意义的特征,抑制不相关的特征,提升地物边缘分割精度;减少下采样次数,使用混合扩张卷积代替常规卷积操作,以增大卷积核感受野,降低图像分辨率的损失,提高对不同尺寸地物的识别能力。实验结果表明,本文模型在测试集上的像素准确率、平均交并比和频权交并比分别为96.56%、93.11%、93.35%,比FCN-8s网络分别提高了5.17、9.57、9.17个百分点,比U-Net网络提高了2.39、4.59、4.39个百分点。此外,本文通过消融实验和特征可视化证明了注意力模块和混合扩张卷积在精度提升上的可行性。本文模型结构简单、参数量少,能够识别不同面积的葡萄种植区,边缘分割效果良好。     

基于注意力机制的葡萄品种多特征分类方法

针对田间自然背景下葡萄品种鉴别缺乏有效识别方法的问题,提出了一种基于融合注意力机制的残差网络ResNet50-SE,对自然背景下不同生长时期的葡萄品种进行分类鉴别,分析并验证了网络的识别效果。将SE注意力模块引入ResNet-50网络,并通过迁移学习实现基于不同时期下葡萄的嫩梢、幼叶及成熟叶片特征的识别;同时为了揭示注意力机制的作用机制,利用Grad-CAM可视化方法,对ResNet50-SE模型每一层所提取的不同生长阶段下的葡萄特征进行可视化解释;通过t-SNE算法对模型提取到的不同葡萄品种的多特征进行聚类分析,进而直观评估模型对多特征提取的性能。结果表明：提出的ResNet50-SE网络在田间复杂背景条件下对于葡萄不同时期的多特征识别具有较高的识别率和较强的鲁棒性,模型测试集准确率达到88.75%,平均召回率达到89.17%,相比于AlexNet 、GoogLeNet、ResNet-50、VGG-16,测试集准确率分别提高了13.61、7.64、0.70、6.53个百分点;注意力机制能明显降低背景影响,强化有效特征;模型对训练集提取的不同生长时期的特征聚类效果较强。可见,SE模块可明显提升ResNet-50模型在特征提取过程的效果,有效降低田间复杂背景对分类结果的影响,为田间复杂背景下葡萄品种的分类识别及田间多特征分类问题提供借鉴。     

基于注意力机制和特征融合的葡萄病害识别模型

植物病害是造成农作物减产的主要原因之一。针对传统的人工诊断方法存在成本高、效率低等问题,构建了一个自然复杂环境下的葡萄病害数据集,该数据集中的图像由农民在实际农业生产中拍摄,同时提出了一个新的网络模型MANet,该模型可以准确地识别复杂环境下的葡萄病害。在MANet中嵌入倒残差模块来构建网络,这极大降低了模型参数量和计算成本。同时,将注意力机制SENet模块添加到MANet中,提高了模型对病害特征的表示能力,使模型更加注意关键特征,抑制不必要的特征,从而减少图像中复杂背景的影响。此外,设计了一个多尺度特征融合模块(Multi-scale convolution)用来提取和融合病害图像的多尺度特征,这进一步提高了模型对不同病害的识别精度。实验结果表明,与其他先进模型相比,本文模型表现出了优越的性能,该模型在自建复杂背景病害数据集上的平均识别准确率为87.93%,优于其他模型,模型参数量为2.20×10⁶。同时,为了进一步验证该模型的鲁棒性,还在公开农作物病害数据集上进行了测试,该模型依然表现出较好的识别效果,平均识别准确率为99.65%,高于其他模型。因此,本文模型...     

融合强化注意力机制的农田杂草识别方法

针对农作物与杂草交叉生长,导致杂草等目标难以识别的问题,提出一种融合强化注意力机制的农田杂草识别方法。首先,利用主干网络进行特征提取,并在此基础上提出一种强化注意力模块,从水平和垂直等两个维度细粒度进行位置特征编码,通过计算原始主干网络提取的特征与位置编码之间的偏移量,强化目标物体的定位与识别;然后,在单层注意力机制的基础上,引入上下文关系链条,进一步强化模型的泛化性能,最后,结合迁移学习的训练方式缓解小样本数据集极易造成过拟合的问题。通过测试单一目标物体和交叉生长的多目标物体在晴天、雨天和阴天等多场景环境下的识别性能,结果表明,本文方法分别可以实现单一目标物体和交叉生长的多目标物体92.84%和90.01%的平均识别准确率。     

基于多尺度注意力机制和知识蒸馏的茶叶嫩芽分级方法

相较于人工感官评审法,基于深度学习和计算机技术进行茶叶嫩芽分级可以降低时间成本并大幅提高精度,但常用的识别模型存在着冗余计算量多和模型规格大的问题。为此以采摘自贵州红枫山韵茶场的茶叶嫩芽为研究对象,根据人工经验将茶样划分为3个等级;在ShuffleNet-V2 0.5x基本单元中嵌入多尺度卷积块注意力模块(MCBAM)与多尺度深度捷径(MDS),提出一种茶叶嫩芽分级模型(ShuffleNet-V2 0.5x-SMAU),聚焦茶样中有利于分级的特征信息;以在两个不同源域上预训练后的模型作为教师和学生模型,提出一种结合双迁移和知识蒸馏的茶叶嫩芽分级方法,借助暗知识的传授进一步增强分级模型分类性能与抵抗过拟合的能力。结果表明,本文方法能在保证模型轻量性的条件下,对测试集各级样本的分级准确率达到100%、92.70%、89.89%,表现出优于采用复杂网络模型的综合性能,在储存资源有限和硬件水平低的生产场景中应用具有优越性。     

基于改进注意力机制和多语义特征增强的自然环境下枣品种识别方法

针对目前自然环境下枣品种识别准确率较低的问题,提出了一种基于注意力机制和多语义特征增强的枣品种识别模型（ICBAM_MSFE_Res50）。该模型在ResNet-50基础上,引入改进注意力机制（Improved convolutional block attention module, ICBAM）,ICBAM采用一维卷积和多尺度空洞卷积对卷积块注意力模块（CBAM）进行改进,消除了特征图降维时的信息损失,降低了模型计算量和参数量,提高了模型对枣果区域细粒度特征的提取能力。同时,提出了多语义特征增强（Multi semantic feature enhancement,MSFE）模块,该模块通过枣果区域定位算法提取更多枣果局部显著特征,并采用显著性特征抑制算法迫使模型学习枣果次要特征,从而达到枣果多种语义特征学习。实验结果表明,在20类枣品种数据集上,本文模型准确率为92.20%,与ResNet-50相比,提高4.26个百分点。对比AlexNet、VGG-16、ResNet-18、InceptionV3模型,准确率分别提高15.84、9.22、6.86、3.55个百分点。对比其他枣品种识别方法,本文方法在20种枣品种识别中表现最优,可为自然环境下枣品种识别研究提供参考。     

多尺度自注意力特征融合的茶叶病害检测方法

针对茶叶病害检测面临的病害尺度多变、病害密集与遮挡等诸多问题,提出了一种多尺度自注意力茶叶病害检测方法(Multi-scale guided self-attention network, MSGSN)。该方法首先采用基于VGG16的多尺度特征提取模块,以获取茶叶病害图像在不同尺度下的局部细节特征,例如纹理和边缘等,从而有效表达多尺度的局部特征。其次,通过自注意力模块捕获茶叶图像中像素之间的全局依赖关系,实现病害图像全局信息与局部特征之间的有效交互。最后,采用通道注意力机制对多尺度特征进行加权融合,提升了模型对病害多尺度特征的表征能力,使其更加关注关键特征,从而提高了病害检测的准确性。实验结果表明,融合多尺度自注意力的茶叶病害检测方法在背景复杂、病害尺度多变等场景下具有更好的检测效果,平均精度均值达到92.15%。该方法可为茶叶病害的智能诊断提供参考依据。     

基于改进ResNet18的苹果叶部病害多分类算法研究

针对传统苹果叶部病害分类方法精准性差、效率低等问题,提出了一种基于改进ResNet18的苹果叶部病害多分类算法。通过在原始ResNet18网络的基础上增加通道与空间注意力机制分支,强化网络对叶部病害区域的特征提取能力,提高病害的识别精度和实时性。为更好地引导网络学习到零散分布的病害斑点的特征,引入特征图随机裁剪分支,不仅实现有限样本空间的扩充,还进一步优化网络结构,提高训练速度。试验以苹果5类常见的叶部病害(黑星病、黑腐病、雪松锈病、灰斑病、白粉病)为主要研究对象,并与主流分类算法模型进行对比。试验结果表明,所提ResNet18-CBAM-RC1模型病害分类准确率可达98.25%,高于ResNet18(93.19%)和VGG16(96.13%),能够有效提取叶片病害特征,增强对多类病害的识别,提高识别准确率。此外,模型内存占用量仅为37.44 MB,单幅图像推理时间为9.11 ms,可满足嵌入式设备上果园病害识别的实时性要求。     

基于注意力机制的农业文本命名实体识别

针对农业智能问答系统构建过程中传统的农业命名实体识别方法依赖人工特征模板、特征信息提取不充分、实体名称多样导致标注不一致等问题,提出一种基于注意力机制的农业文本命名实体识别方法.采用连续词袋模型(Continuous bag of words,CBOW)对输入字向量进行预训练,丰富字向量特征信息,缓解分词准确度对性能的...     

基于注意力机制和多尺度残差网络的农作物病害识别

针对传统农作物病害识别方法依靠人工提取特征,步骤复杂且低效,难以实现在田间环境下识别的问题,提出一种多尺度卷积结构与注意力机制结合的农作物病害识别模型。该研究在残差网络（ResNet18）的基础上进行改进,引入Inception模块,利用其多尺度卷积核结构对不同尺度的病害特征进行提取,提高了特征的丰富度。在残差结构的基础上加入注意力机制SE-Net（Squeeze-and-excitation networks）,增强了有用特征的权重,减弱了噪声等无用特征的影响,进一步提高特征提取能力并且增强了模型的鲁棒性。实验结果表明,改进后的多尺度注意力残差网络模型(Multi-Scale-SE-ResNet18)在复杂田间环境收集的8种农作物病害数据集上的平均识别准确率达到95.62%,相较于原ResNet18模型准确率提高10.92个百分点,模型占用内存容量仅为44.2MB。改进后的Multi-Scale-SE-ResNet18具有更好的特征提取能力,可以提取到更多的病害特征信息,并且较好地平衡了模型的识别精度与模型复杂度,可为田间环境下农作物病害识别提供参考。     

基于机器视觉的葡萄品质无损检测方法研究进展

我国葡萄产量逐年上升,田间葡萄品质检测有益于提高葡萄收获后流入市场的经济效益。传统田间葡萄品质检测主要依靠人工进行破坏性检测,存在经验差异导致的误差。随着深度学习、图像检测技术的发展,基于机器视觉的田间葡萄品质检测克服了传统人工检测的局限性,以快速精准、实时无损检测的优势得到了大量应用。葡萄品种不同,衡量其内、外在品质评级的指标也不同。本文根据葡萄品种与品质评价指标,从品种的机器视觉检测方法、品质的机器视觉检测方法展开,对国内外基于机器视觉技术的田间葡萄品质无损检测相关研究进行系统性分析与总结。总结了不同机器视觉检测方法对葡萄品质指标检测的优缺点,并对田间葡萄品质无损检测研究面临的问题进行了讨论,指出了今后的发展趋势与研究方向。     

基于注意力机制金字塔网络的麦穗检测方法

为了准确预测小麦产量,提出了一种基于特征金字塔网络改进的小麦穗部检测方法。针对检测结果中存在的误检或漏检等问题,本文首先在原始特征提取网络的编码和解码区域分别引入通道注意力机制和空间注意力机制,以增加对麦穗空间信息和语义信息的提取,有效提升网络对遮挡麦穗的检测性能;其次对原始区域建议网络的输入进行改进,设计了一种加权区域建议网络,在通道级别上将高层具有强语义信息的低分辨率特征图融合在一起,经过一系列的全连接层和激活函数生成对应维度的概率后,对底层高分辨率特征图进行加权以增强有用的信息通道,为难以检测的较小麦穗生成更精确的检测框。关于实地采集的灌浆期麦穗图像的实验结果表明,本文方法明显改善了对遮挡麦穗和较小麦穗的检测效果,其检测精确度、召回率和平均精度分别达到80.53%、87.12%和88.53%。通过对公开ACID数据集上不同时期麦穗检测结果的对比分析,进一步验证了本文方法的有效性。     

基于深度学习特征的铸件缺陷射线图像动态检测方法

针对X射线检测中铸件微弱缺陷误检率和漏检率高的问题,提出一种基于选择性注意机制和深度学习特征匹配的缺陷动态跟踪检测方法。基于射线图像序列,采取帧内注意区域检测消除漏检、帧间深度学习特征匹配跟踪排除误检的策略。在帧内检测阶段,提出通过中央-周边梯度搜索方法模拟生物视觉的中央-周边差运算,根据梯度阈值直接检测各可疑缺陷区域,无需分割出缺陷本身。在帧间跟踪阶段,借鉴人类大脑视觉感知系统的深度学习层次结构,建立基于卷积神经的深度学习网络,可疑缺陷区域灰度信号直接作为输入,自动抽取表征可疑缺陷区域的本质特征信息,组成深度学习特征矢量。定义基于欧氏距离的特征矢量相似度,通过连续图像中可疑缺陷区域的相似度匹配实现缺陷跟踪,以消除噪声等伪缺陷。实验结果表明,基于深度学习特征匹配方法的铸件缺陷图像动态检测,误检率和漏检率均低于3%,缺陷检测准确率超过97%,证明了所提方法的有效性。     

基于云平台和BFAST算法的地表变化检测方法

准确识别地表变化的时空信息,有助于探究地表自然环境和生态系统发展演变的规律,支撑相关的科研与行政管理工作。本文以河南某生态保护修复工程部分实施范围为研究区域,基于Google Earth Engine(GEE)云平台,以2013—2020年的98景Landsat8/OLI遥感影像作为数据源,应用Breaks for additive season and trend(BFAST)算法对地表变化进行了信息提取和制图。首先基于GEE云平台对Landsat8/OLI地表反射率数据集进行调用和预处理,基于CFMask算法对遥感数据集进行云影掩膜,开展光谱指数(植被指数NDVI)的计算以及时间序列数据集的构建。其次基于时序数据集与BFAST算法构建由趋势项、季节项和残差项组成的广义线性回归模型,通过最小二乘法求解模型中的未知参数集,以此进一步构建时序拟合模型,而后基于残差的Moving sums(MOSUM)方法对时序结构变化进行检测。最后从检测结果中抽取像元样点,通过与Google Earth高分辨率影像数据叠置和目视解译,开展结果验证和精度评价。结果表明,本文提出的方法在研究区的时序地表变化...