基于深度残差网络的番茄叶片病害识别方法

传统深度学习模型在用于蔬菜病害图像识别时,存在由于网络梯度退化导致的识别性能下降问题。为此,本文研究了一种基于深度残差网络模型的番茄叶片病害识别方法。该方法首先利用贝叶斯优化算法自主学习网络中难以确定的超参数,降低了深度学习网络的训练难度。在此基础上,通过在传统深度神经网络中添加残差单元,解决了由于梯度爆炸/消失造成的过深层次病害识别网络模型性能下降的问题,能够实现番茄叶片图像的高维特征提取,根据该特征可进行有效病害鉴定。试验结果表明,本研究中基于超参数自学习构建的深度残差网络模型在番茄病害公开数据集上取得了良好的识别性能,对白粉病、早疫病、晚疫病和叶霉病等4种番茄叶片常见病害的识别准确率达到95%以上。本研究可为快速准确识别番茄叶片病害提供参考。     

基于K-means聚类和RF算法的葡萄霜霉病检测分级方法

针对自然环境复杂背景下葡萄霜霉病检测分级困难的问题,提出了一种基于语义分割结合K-means聚类和随机森林算法的葡萄霜霉病检测分级方法,实现对葡萄霜霉病快速分级。构建了葡萄霜霉病数据集,采用HRNet v2+OCR网络建立葡萄叶片语义分割模型,提取复杂环境下葡萄叶片;采用K-means聚类算法将葡萄叶片分解为若干子区域图像,并标记少量数据集进行随机森林算法学习,实现葡萄叶片病斑分割与提取;同时在叶片提取和病斑提取过程中,设计一种像素尺寸变换方法,解决图像分辨率引起的精度低问题。基于HRNet v2+OCR网络的葡萄叶片分割模型的准确率为98.45%,平均交并比为97.23%;融合K-means聚类和随机森林(RF)算法的葡萄叶片正面、反面和正反面霜霉病病害分级准确率分别为52.59%、73.08%和63.32%,病害等级误差小于等于2级时的病害分级准确率分别为88.67%、96.97%和92.98%。研究结果表明,基于K-means聚类和随机森林算法的葡萄霜霉病检测分级方法能够准确地分割自然环境复杂背景下的葡萄叶片和葡萄霜霉病病斑,并实现葡萄霜霉病分级,为葡萄霜霉病精准防治提供了方法和...     

基于残差网络的烤烟烟叶分级

烤烟烟叶等级是评价烟叶品质的重要依据,烟叶等级判定涉及国家、企业、烟农等多方利益,研究意义重大。基于此,研究团队采用深度学习残差网络ResNext50作为烟叶特征提取器,并在其中加入CA注意力机制,增强不同通道以及同一通道不同位置对特征的关注程度,同时采用多尺度特征融合的方式,获取不同的感受野用来表征烟叶的多尺度信息。研究结果表明,本研究提出的烟叶分级方法准确率达到91.7%,相较于基础ResNext50网络准确率提高了9.4%,为烟叶自动化分级提供了一个新方法。     

基于注意力机制的改进残差网络的柑橘分类研究

针对传统柑橘分级技术大多依赖人工获取特征信息,工作繁琐且效率低,难以实现在食品工业条件下进行有效识别的特点,提出一种基于注意力机制的改进残差网络的柑橘分类方法。该研究在残差网络（ResNet34）的基础上加入注意力机制,提高了有用信息的权重,同时降低了无关信息的权重,从而改善了分类模块的特征信息采集水平,进而提升了模型的分类能力。试验结果表明,基于注意力机制的残差网络对健康柑橘与缺陷柑橘的分类准确率达到99.02%,相较于原ResNet34模型分类准确率有了相对地提高和稳定。加入注意力机制的残差网络对于柑橘表面缺陷具有更好的特征提取能力,能够提取更多的柑橘缺陷特征信息。该研究有助于提高柑橘产业生产率,并为柑橘缺陷识别提供参考。     

基于迁移学习和改进残差神经网络的黄瓜叶部病害识别方法

针对在黄瓜叶部病害识别过程中使用传统卷积神经网络存在模型训练时间长、识别准确率低等问题,提出一种迁移学习和改进残差神经网络相结合的方法对黄瓜叶部病害进行识别。首先对数据集图像进行预处理,将数据集划分为训练集和测试集;然后对传统残差神经网络进行改进;最后使用迁移学习的方式对网络模型进行训练。利用该研究方法对不同的黄瓜叶部病害进行识别试验,结果表明该方法具有较高的识别准确率,可为其他作物的识别方法研究提供参考。      

葡萄病害诊断BP网络模型关键问题研究

针对葡萄病害诊断BP网络模型建立和应用中的领域知识编码方法、BP网络基本要素和网络应用等关键问题提出了解决方案。研究了以二进制编码为理论基础上的动态编码方法,对知识库实际存储的诊断参数进行实时编码,累计诊断参数编码位数作为输入层神经元个数,采取n中取1的策略确定网络输出。通过定义症状相似系数,反映实际诊断症状与训练样本症状的相似程度。上述方法应用在葡萄常见的16种病害诊断中,取得了满意效果。     

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。     

基于改进VGG网络的农作物病害图像识别

随着计算机技术的飞速发展,使用机器视觉进行农作物病害识别成为了一种趋势.但是,当前农作物病害图像识别研究主要集中在提高其识别精度方面而很少考虑实际复杂自然条件下的鲁棒性研究.在实际复杂自然条件下,噪声和复杂自然条件背景会降低识别精度.为此,对VGG网络进行改进,将高阶残差和参数共享反馈子网络添加进VGG网络中,识别实际...     

浅谈葡萄霜霉病的发生与防治

葡萄霜霉病是葡萄生长期的主要病害，通过对葡萄霜霉病的症状、发生条件及规律的分析，提出综合防治的方法，以提高葡萄生产效益。     

基于改进残差网络的园林害虫图像识别

针对北方园林害虫识别问题,提出了一种基于改进残差网络的害虫图像识别方法。首先,采用富边缘检测算法,将中值滤波、Sobel算子和Canny算子相结合,对害虫图像进行边缘检测;然后,改进残差网络中的残差块,通过添加卷积层和增加通道数提取更多的害虫图像特征,并将贝叶斯方法运用于改进后的网络中,优化超参数;最后,将预处理的害虫图像输入神经网络中,利用分块共轭算法优化网络权重。对38种北方园林害虫进行了识别,试验结果表明,在相同数据集下,与3种传统害虫识别方法相比,本文方法的平均识别准确率平均提高9. 6个百分点,加权平均分数分别提高16. 3、10. 8、4. 5个百分点。     

基于视觉显著性图的黄瓜霜霉病识别方法

为提高黄瓜霜霉病叶部病害机器自动识别的准确性和鲁棒性,提出了一种基于视觉显著性图的黄瓜叶部霜霉病识别方法。首先将图像从RGB色彩空间变换到HSV色彩空间中进行色彩修正,再变换回RGB空间利用R、G、B分量的线性组合生成视觉显著性图,最后通过对生成的视觉显著性图进行阈值分割以识别病害区域。利用从北京市北部郊区日光温室采集到的50幅具有典型霜霉病特征的黄瓜叶片原始图像进行实验,结果表明,该方法能较为准确地从叶部彩色图像中识别出霜霉病病斑区域,平均误分率为6.98%,优于K-means法(11.38%)和OTSU法(15.98%);平均运行时间0.661 4 s,少于K-means法的1.424 9 s;运行时间的均方根误差为0.051 5 s,鲁棒性优于K-means硬聚类算法。     

沼液对葡萄叶蝉及霜霉病防治效果研究

研究了不同浓度沼液喷施对葡萄叶蝉及葡萄霜霉病的防治效果。田间和温室试验各设6个处理,从葡萄展叶期开始定期喷施不同浓度沼液,开展霜霉病病原菌接种试验和叶蝉危害观察试验。结果表明,不同浓度的沼液喷施对葡萄叶蝉危害防治具有一定的效果,与未喷施沼液的T₀相比,露地栽培叶蝉危害显著降低,且随着喷施沼液浓度的提高而逐步下降,喷施沼液原液叶蝉危害率为17.40%,防治效果达49.12%;不同浓度的沼液喷施葡萄叶片对不同栽培环境下（露地和温室）葡萄霜霉病均具有防治效果,且喷施80%浓度沼液效果最显著,防治效果分别达58.54%和50.56%。研究结果揭示了沼液在葡萄病虫害防治中的作用,沼液可在葡萄栽培中得到综合利用。      

基于Android的自然背景下黄瓜霜霉病定量诊断系统

为准确快速定量诊断黄瓜的病害,科学选择病害管控措施,基于Android技术和图像处理方法设计了可用于自然背景的黄瓜叶部病害定量诊断系统,并进行了试验。对黄瓜叶部彩色图像,首先进行图像预处理和背景剪除,再识别病斑区域,最终计算病斑区域占其所在叶片区域的百分比及根据国家相关标准与其对应的病害等级,计算结果以数值形式显示在诊断结果界面,同时用红色标识出病害区域。系统既适用于白色打印纸等简单背景,也适用于较为复杂的自然背景;所识别的病害叶片图像既可以从摄像头实时获取,也可以从手机存储载入。以50幅黄瓜霜霉病病害叶片为对象对系统进行测试,试验结果表明,系统可以较准确地对黄瓜霜霉病病斑区域进行识别(病斑区域识别综合误分率为6.56%),并按照国家标准给出病害等级(综合错误分级率为3%);简单人工背景下系统识别时间为1 s,自然背景下系统识别时间约为11 s。     

基于高光谱病害特征提取的温室黄瓜霜霉病早期检测

针对温室黄瓜早期霜霉病高光谱图像田间采集环境光照的影响及有效病害特征难以提取的问题,提出融合病害差异信息改进的竞争性自适应重加权算法(Competitive adaptive reweighted sampling, CARS)和连续投影算法(Successive projections algorithm, SPA)相结合的特征波段提取方法,并建立了黄瓜霜霉病早期检测模型。首先,采集黄瓜健康叶片和染病12d内每天的高光谱图像,按病程分为7类;提取感兴趣区域,并计算平均光谱作为光谱数据;采用包络线消除法确定霜霉病害差异波段,基于病害差异波段采用CARS对7个不同阶段的光谱数据分别提取特征波段,再利用SPA进行二次降维寻优;最后,将各特征波段组合,得到47个特征波段数据,据此建立最小二乘-支持向量机(Least square support vector machines, LSSVM)模型,用于病害检测。在94个叶片样本组成的测试集上进行了病害检测实验,结果表明,融合病害差异信息的Dis-CARS-SPA-LSSVM对染病2d到发病12d均能取得100%的检测识别率;对染病1d的测试集检测识别率达到95.83%,其中染病样本的召回率达到100%,相较于未融合病害差异信息的CARS-SPA特征提取方法识别率高4.16个百分点。说明所提出的Dis-CARS-SPA-LSSVM模型能够有效实现温室黄瓜霜霉病害的早期检测。     

基于色度和纹理的黄瓜霜霉病识别与特征提取

研究了可见光波段的黄瓜霜霉病信息分布和分割方法,有效实现了温室非结构环境下黄瓜病害信息识别。通过研究温室黄瓜图像在RGB、HIS和YCbCr颜色空间的分布特点,建立了光照分析模型,提高了不同光照条件下的病害提取适应性。分析了病害目标与环境背景Cb和Cr均值差,提出了CbCr组合算法,实现了目标的快速有效识别,满足了实时对靶施药的要求。通过随机抽取30幅黄瓜霜霉病图像进行算法验证,结果表明图像的平均识别正确率达90.6%。     

基于Faster-NAM-YOLO的黄瓜霜霉病菌孢子检测

黄瓜霜霉病由古巴假霜霉病菌孢子通过侵染引起,严重影响了黄瓜的品质和产量;病菌孢子数量与病情严重度相关,因此建立快速、简便和高效的病菌孢子定量检测方法,实现黄瓜霜霉病防治关口前移。基于YOLO v5模型提出了一种基于Faster-NAM-YOLO的黄瓜霜霉病菌孢子定量检测模型,该模型首先提出了一种特征提取模块C3＿Faster,使用C3＿Faster替换YOLO v5中的C3模块,有效降低了模型参数计算量和模型深度,提升了对黄瓜霜霉病菌孢子检测速度和精度;其次在主干网络中加入了NAM注意力模块,通过应用权重稀疏性惩罚抑制不显著权重,进而提高模型的特征提取能力和计算效率;最后实现了对黄瓜霜霉病菌孢子的定量检测。实验结果表明,Faster-NAM-YOLO模型在测试集上mAP@0.5和mAP@0.5:0.95分别达到95.80%和60.90%,对比原始YOLO v5模型分别提升1.80、1.20个百分点,较原始YOLO v5模型内存占用量和每秒浮点运算次数分别减少5.27 MB和1.49×10¹⁰;通过与YOLO v3、THP-YOLO v5、YOLO v7、YOLO ...     

基于图像处理的温室黄瓜霜霉病诊断系统

为进一步提高温室黄瓜霜霉病诊断的准确率,构建了一个基于图像处理的温室黄瓜霜霉病诊断系统。针对温室黄瓜栽培现场采集的病害图像,采用基于条件随机场(Conditional random fields,CRF)的图像分割方法进行病斑图像分割,并采用决策树模型扩展一元势函数,提高病斑图像分割的准确性;将分割后的病斑图像转换到HSV颜色空间并提取其颜色、纹理和形状等25个特征,利用粗糙集方法进行特征选择与优化;构建了基于径向基核函数的SVM分类器,准确地识别与诊断温室黄瓜霜霉病。系统试验验证结果表明,该系统采用的病斑分割方法,能够克服复杂背景和光照条件的影响,准确地提取病斑图像;采用粗糙集方法能够有效地选择分类特征,将25个初始特征减少到12个,提高了运行效率;黄瓜霜霉病识别准确率达到90%,能够满足设施蔬菜叶部病害诊断的需求。     

基于改进残差网络的黑毛猪肉新鲜度识别方法

为了提高黑毛猪肉新鲜度的识别准确率,提出基于改进残差网络和迁移学习的黑毛猪肉新鲜度识别方法。首先,根据猪肉的微生物菌体浓度、大肠菌菌体浓度和pH值,结合国家标准,将猪肉新鲜度分为7个类别;然后,将ResNet-50模型用PfidSet数据集训练,使其具有抽取图像特征的能力,利用模型迁移和模型微调对ResNet-50模型进行改进,即用一个3层的自适应网络取代ResNet-50模型的全连接层和分类层,再使用在PfidSet上训练的网络参数初始化改进的ResNet-50模型权重,运用LReLu-Softplus作为自适应网络的激活函数;最后,将改进ResNet-50模型在猪肉样品的图像数据集上学习得到的知识,迁移到黑毛猪肉新鲜度识别任务。选取7类共计23 427幅黑毛猪肉图像组成样本集,从样本集中随机选择80%的样本用作训练集、其余20%用作测试集进行测试,试验结果表明,迁移学习能够明显提高模型的收敛速度和识别性能,数据扩充有助于增加数据的多样性,避免出现过拟合现象,在迁移学习和数据扩充方式下的总体识别准确率达到94. 5%,是一种高效的猪肉新鲜度识别方法。     

基于改进ResNeXt50残差网络的锦鲤选美方法

锦鲤选美的不同等级之间具有高相似度的特点,目前都是人工进行选美分级。为解决人工选美所存在的效率低、主观性强、成本高的问题,提出了一种基于迁移学习和改进ResNeXt50残差网络的锦鲤选美方法。本文首先构建了红白、大正、昭和3种锦鲤的选美等级数据集。其次,采用迁移学习策略提高训练速度,并从SE注意力模块、Hardswish激活函数和Ranger优化器3方面对ResNeXt50模型进行了改进,构建了SH-ResNeXt50锦鲤选美分级模型。试验结果表明：SH-ResNeXt50模型有效提升了锦鲤选美的等级分选能力,模型准确率达95.6%,损失值仅0.074,优于常用的AlexNet、GoogLeNet、ResNet50和ResNeXt50网络模型。最后,采用Grad-CAM分析SH-ResNeXt50模型的可解释性,结果表明SH-ResNeXt50模型和人工识别的感兴趣区域基本一致。本文所提出的方法实现了具有高相似度的锦鲤不同等级的智能分选,对其它具有高相似度的生物等级分选具有借鉴意义。