基于改进YOLO v5复杂场景下肉鹅姿态的检测算法研究

[目的]肉鹅姿态是预警肉鹅异常行为、评判肉鹅健康状态的重要指标,针对传统养殖场人工观察肉鹅姿态耗时费力且有很大主观性等问题,提出了一种基于深度学习模型自动识别肉鹅姿态的检测算法。[方法]利用YOLO v5模型对扬州鹅4种姿态(站立、休憩、饮水和梳羽)进行识别;对YOLO v5模型加入SENet、CBAM、ECA三种注意力模块改进网络结构,提高模型的识别能力;设计明暗试验和密集场景试验进一步验证模型在复杂场景下的鲁棒性。[结果]YOLO v5+ECA模型的平均检测精度(mAP)为88.93%,相比YOLO v5提升了2.27%。在识别精度(AP)上,站立姿态为91.85%,休憩姿态为93.42%,饮水姿态为90.02%,梳羽姿态为80.42%。在明暗试验和密集场景试验中,YOLO v5+ECA模型性能表现稳定,漏检现象和误检现象相对较少。[结论]该模型可以实现养殖场复杂场景下肉鹅姿态准确快速检测,为后续肉鹅行为监控和健康防疫提供数据支撑。     

一种基于YOLO v5的草莓多阶段目标检测方法

草莓是一种流行性较广的高价值水果,在我国种植面积较广。草莓采摘期较长,同一时间可能存在多种形态的果实,针对这一特殊生长习性,提出一种基于YOLO v5的目标检测算法,在准确识别成熟果实的同时,完成多阶段草莓的检测,用于机器人采摘、成熟期预估和生产管理。使用草莓生产环境下图像建立数据集,利用深度学习网络提取草莓生长期各阶段特征。将YOLO v5n、YOLO v5s、YOLO v5m 3种YOLO v5系列的模型和CIoU、EIoU、SIoU、AlphaIoU 4种损失函数计算方法组合,形成了12种算法,在数据集上进行对比试验,结果表明SIoU更适合本研究。将优化后的模型在Jetson Xavier NX和Jetson Nano 2款嵌入式开发板上进行推理效率验证,明确了不同开发板使用的最优模型,Jetson Xavier NX更适合YOLO v5m+SIoU的模型、Jetson Nano更适合YOLO v5s+SIoU的模型,为草莓智能化生产奠定基础。     

基于注意力机制的轻量化YOLO v5s蓝莓检测算法

为实现自然环境下蓝莓的精确快速检测,在YOLO v5s的基础上提出了一种结合轻量级网络和注意力机制的改进算法。首先,在主干网络和检测头的位置去除了最大目标检测层的结构,因而降低模型的参数量,增强模型对小目标的检测能力。其次,将MHSA(Multi-head self-attention,多头自注意力)替换了SPPF(Spatial pyramid pooling-fast,快速空间金字塔池化)前面的C3模块,使模型学习到更全面的特征表示,增强模型对蓝莓图像中复杂空间关系和上下文信息的理解能力。最后,在C3模块中加入了S-PSA(Sequential polarized self-attention,顺序极化自注意力),以便模型能够更好地捕捉特征图中相邻区域之间的上下文依赖关系。结果表明,改进后的YOLO v5s算法对成熟、半成熟和未成熟蓝莓的检测精度分别提升1.2、4.4、2.6百分点,平均精度提升2.7百分点,模型参数量减少76.0%。与当前主流轻量化目标检测模型相比,改进后的模型性能更加优越,能为自然环境下蓝莓采摘机器人视觉系统提供一种有效的方案。     

基于YOLO v5的水稻害虫分类

针对水稻害虫识别过程中存在的检测难度大、模型精度低、计算量大等问题,以稻纵卷叶螟等14类水稻害虫为研究对象,改进了YOLO v5检测算法,引入高效通道注意力机制(efficient channel attention, ECA)与EIoU(efficient-IoU)损失函数,并结合Ghost卷积,提出了一种基于改进的YOLO v5水稻害虫识别方法：(1)通过引入ECA注意力机制实现对水稻害虫识别过程中重要信息的处理,采用跨通道信息交互,保证模型性能和降低复杂度;(2)引入EIoU损失函数代替CIoU(complete-IoU)损失函数,从而降低原有CIoU损失函数存在的回归精度问题;(3)利用Ghost卷积替换CBS模块及C3模块中的标准卷积,实现模型轻量化处理。结果表明,改进后的模型较原始YOLO v5模型精度略微提升,参数量减少,模型体积降低至7.38 MB,较原模型减少了46%,与YOLO v7、Faster-RCNN模型相比,mAP比YOLO v7高1.49百分点,比Faster-RCNN高12.89百分点,且本研究模型体积最小,检测速度满足实时性要求,使水稻害虫检测识别能够...     

基于改进YOLO v5的橙子果实识别方法

针对自然环境下橙子检测存在枝叶遮挡、相邻果实重叠等情况而导致检测效果差的问题,提出一种改进的YOLO v5方法。首先,在主干网络部分使用RepVGG(re-param VGG)模块替换原始C3模块,加强网络对特征信息的提取能力;其次,在颈部网络使用鬼影混洗卷积(ghost-shuffle convolution)代替原有的标准卷积,能够在保证精度的前提下,降低模型参数量;再次,在预测头前加入ECA(efficient channel attention)注意力模块,能够更加准确定位目标信息;最后,引入EIOU(efficient intersection over union)损失函数加速预测框的收敛,提高其回归精度。改进的YOLO v5网络在自然环境下的橙子检测中平均精度达到90.1%,相比于目前热门的检测网络CenterNet、YOLO v3和YOLO v4其在识别效果方面有一定的提升。可见,所提出的改进网络在橙子检测上更有优势,能为今后智能采摘机器人的研发提供理论支撑和技术参考。     

基于改进YOLO v5s的温室番茄检测模型轻量化研究

番茄检测模型的检测速度和识别精度会直接影响到番茄采摘机器人的采摘效率,因此,为实现复杂温室环境下对番茄精准实时的检测与识别,为采摘机器人视觉系统研究提供重要的参考价值,提出一种以YOLO v5s模型为基础,使用改进的MobileNet v3结构替换主干网络,平衡模型速度和精度。同时,在颈部网络引入Ghost轻量化模块和CBAM注意力机制,在保证模型检测精度的同时提高模型的检测速度。通过扩大网络的输入尺寸,并设置不同尺度的检测网络来提高对远距离小目标番茄的识别精度。采用SIoU损失函数来提高模型训练的收敛速度。最终,改进YOLO v5s模型检测番茄的精度为94.4%、召回率为92.5%、均值平均精度为96.6%、模型大小为7.1 MB、参数量为3.69 M、浮点运算(FLOPs)为6.0 G,改进的模型很好地平衡了模型检测速度和模型识别精度,能够快速准确地检测和识别复杂温室环境下的番茄,且对远距离小目标番茄等复杂场景都能实现准确检测与识别,该轻量化模型未来能够应用到嵌入式设备,对复杂环境下的温室番茄实现实时准确的检测与识别。     

基于改进YOLO v5s算法的大豆叶片虫洞的识别

鉴于对大豆叶片虫洞进行识别有助于及时发现虫情并有针对性的防治虫害,提出了一种大豆叶片虫洞的识别方法：以YOLO v5s网络作为基础,在大豆叶片虫洞特征提取过程中引入空洞卷积代替3次池化处理,提取虫洞边缘不规则信息;将特征信息输入空间注意力机制,提取时空融合信息,进而捕获野外不同背景下的颜色信息;针对大豆叶片虫洞目标远近不一的问题,重构特征金字塔结构,增加了1层输出层,将80像素×80像素输出特征图经过上采样后得到160像素×160像素特征图,并将其与浅层同尺寸特征图进行拼接,提高虫洞目标识别定位的准确性;将融合后的总特征输入目标检测模块,输出单个对象的检测外框,得到大豆叶片虫洞识别模型。在大豆叶片虫洞样本数据集上对模型进行测试,结果对大豆叶片虫洞的平均识别准确率最高达95.24%,模型存储空间为15.1 MB,每秒传输91帧。所建立的方法与Faster R–CNN、YOLO v3、YOLO v5s对比,对大豆叶片虫洞识别的平均准确率分别提高2.50%、12.13%、2.81%。     

基于改进YOLO v5的苹果叶部病害检测

针对YOLO v5检测模型存在的漏检率和误检率问题,改进目标检测技术,提升苹果叶部病害早期发现及定位的准确性和速度,从而减少经济损失。先采用加权双向特征金字塔网络(BiFPN)特征融合方法,有效改善PANet对多尺度特征融合的不良影响,并引入Transformer机制,有效改进原始网络结构,使其专注于有用的信息,并增强特征融合效果。再使用ATCSP模块和自上而下的特征融合方法,增强模型对多尺度疾病的检测效果,并将强大的语义信息传达至模型底层,进一步提高检测精度。使用数据集由实验室采集的苹果树叶样本构成,包含3 331张标记图像的矩形位置来标记病害。由于图像亮度分布不均匀,采用直方图均衡化和改进的直方图均衡化处理,使图像对比度得到增强,大幅降低后续图像特征提取的计算量。在训练和测试过程中,还对原始病害图像进行旋转、随机亮度增强、随机色度增强、随机对比度增强和锐化等数据增强操作。结果表明,改进的YOLO v5检测算法可以显著提高苹果叶部病害检测的精度,对比原始算法,平均精度mAP@0.5提高20.8%。改进YOLO v5苹果叶部病害检测算法能够及时发现和定位苹果叶部病害,进而为深度学习技术...     

基于改进轻量化YOLO v5n的番茄叶片病害识别方法

针对现有番茄叶片病害识别存在背景复杂、识别准确率低、模型参数量大、计算量大以及难以部署至移动设备或嵌入式设备等问题,提出一种改进的轻量化YOLO v5n的番茄叶片病害识别方法。首先收集细菌性斑疹病、早疫病、晚疫病、叶霉病、斑枯病、褐斑病等6种常见番茄叶片病害图像以及番茄健康叶片图像,对图像进行镜像翻转、高斯模糊等数据增强方式增加样本多样性,提升模型识别和泛化能力。接着在YOLO v5n网络基础上,选择采用轻量化的C3Ghost模块替换C3模块以压缩卷积过程中的计算量、模型权重和大小,同时在颈部网络中融合轻量级卷积技术GSConv和VOV-GSCSP模块,在增强特征提取能力的同时降低模型参数量。最后引入PAGCP算法对改进后的模型进行全局通道剪枝压缩参数量并减少训练开销。试验结果表明,改进后的YOLO v5n平均精度均值达到99.0%,参数量减少66.67%,计算量降低了2.6 G,模型权重压缩了2.23 MB。本研究提出的番茄叶片病害识别方法在降低了模型大小、参数量、计算量的同时仍保持较高的识别精度,为移动设备上实现番茄叶片病害识别提供技术参考。     

基于YOLO v2的莲蓬快速识别研究

受莲蓬形状外观和生长环境影响,传统计算机视觉算法识别莲蓬存在效率与精度不佳的问题。本文研究采用YOLO v2算法进行莲蓬识别的方式,通过扩充莲蓬检测数据集、K-means维度聚类、深度可分离卷积网络结构和多分辨率图像对模型微调等方法实现提高识别精度、鲁棒性与识别速度。对比Darknet-19、Tiny Darknet与DS Tiny Darknet算法,结果表明,本文研究的识别方式可以达到102.1 fps的识别速率,可实现在复杂环境下对莲蓬的快速识别,满足莲蓬采摘机器人在采摘过程中对实时视觉信息的需求。     

基于YOLO v4卷积神经网络的农田苗草识别研究

农田杂草是影响农作物生长的主要因素之一,农田杂草的有效防治与农作物产量息息相关.复杂田间环境下,精准识别玉米秧苗与农田杂草能够指导除草装备作业更加经济和高效.为提高农田目标识别精度和效率,文章基于深度学习技术的目标检测方法,首先使用多苗期、多时段和单一拍摄角度的图像采集方式并配合数据增强方法制作一个特征丰富的数据集.通...     

基于改进YOLOv5的火龙果成熟度识别方法

为实现自然环境下不同成熟度火龙果在不同光照、不同遮挡场景下的精确快速识别,提出了一种基于对YOLOv5的网络模型改进的一种检测模型（PITAYA-YOLOv5）。首先,使用k-means++算法重新生成火龙果数据集的锚框,提高了网络的特征提取能力;其次,将CSPDarkNet替换成PPLCNet作为骨干网络,并加入SE注意力模块（Squeeze-and-Excitation block）,在降低网络参数量的同时保持检测精度;同时加入加权双向特征金字塔网络（Bi-FPN）替换YOLOv5的特征融合网络,提高网络对不同尺度特征图的融合效率;引入αDIoU损失函数,提高了模型的收敛效果。试验结果表明：PITAYA-YOLOv5目标检测模型的平均精度均值为94.90%,较原模型提高1.33个百分点,F1值为91.37%,较原模型提高1.12个百分点,平均检测速度达到20.2 ms,占用内存仅有8.1 M。针对枝条遮挡和果间遮挡下的火龙果检测能力明显增强。对比Faster R-CNN、CenterNet、YOLOv3、YOLOv5以及轻量化骨干网络ShuffleNetv2,该模型具有良好的检测精...     

烤烟成熟度与烟叶质量关系的研究进展

详述了研究烤烟成熟度的意义。国内外关于成熟度的判断标准,成熟度与烟叶发育、组织结构、生理生化、主要化学成分、物理特性、香气质量和安全性等相关的研究现状,提出了在新形势下,开展成熟度与烟叶质量研究的必要性。     

基于改进YOLO v4的自然场景下冬枣果实分类识别

为实现冬枣园机械化自动化采摘以及冬枣树精准化管理,针对自然场景下冬枣果实的快速、准确分类识别问题,提出一种基于YOLO v4模型改进的冬枣果实分类识别模型CC-YOLO v4。利用改进的CSP跨阶段部分连接结构和多尺度特征融合的CBAM卷积注意力模块,减小网络规模的同时增强特征提取能力,改善果实分类识别的误检和遮挡目标的漏检情况;采用Softmax交叉熵损失函数代替Sigmoid二元交叉熵损失函数作为分类损失函数,引入EIoU损失函数代替CIoU损失函数作为边界框回归损失,进一步改善果实分类识别的误检并提升预测框精度。试验结果表明,CC-YOLO v4模型对3类冬枣果实的查准率P均值为81.86%,平均检测精度均值mAP为82.46%,IoU均值为81.35%,模型参数量和大小分别为26.9 M和108 MB,检测速度可达28.8 F/s。与其他模型相比,本模型具有更好的分类识别能力、识别速度和较小的模型复杂度。在不同果实数量情况下进一步试验,本研究方法具有良好的精度和鲁棒性,对解决自然场景下冬枣果实的精准分类识别问题具有重要参考价值。     

基于改进YOLOv5s模型的柑橘病虫害识别方法

针对现有检测模型不能满足在自然环境中准确识别多种类柑橘病虫害的问题,提出一种基于改进YOLOv5s模型的常见柑橘病虫害检测方法。改进模型引入ConvNeXtV2模型,构建一个CXV2模块替换YOLOv5s的C3模块,增强提取特征的多样性;添加了动态检测头DYHEAD,提高模型对不同空间尺度、不同任务目标的处理能力;采用CARAFE上采样模块,提高特征提取效率。结果显示,改进后的YOLOv5s-CDC的召回率和平均精度均值分别为81.6%、87.3%,比原模型分别提高了4.9、3.4百分点。与其他YOLO系列模型在多个场景下的检测对比,具有更高的准确率和较强的鲁棒性。结果表明,该方法可用于自然复杂环境下的柑橘病虫害的检测。     

烤烟烟叶成熟度与香气质量的关系

近年来,在国际型优质烟的开发、部分替代进口烟叶的示范开发以及以成熟度为中心配套生产技术的试验示范与推广等项目的带动下,以成熟度为核心的生产理念逐渐深入到我国烤烟行业中,这在很大程度上改善了我国烟叶的生产质量,进一步提高了我国烤烟的整体水平。鉴于此,基于烟叶成熟度的相关概念,对烤烟烟叶成熟度与香气质量的关系进行系统的分析与探讨,旨在体现烤烟烟叶成熟度在烤烟生产中的重要作用。     

烤烟成熟度的研究进展

对烟叶成熟过程中的物理、化学变化和烟叶成熟采收标准、采收方法进行了综述,阐述了烟叶成熟度与烟叶质量的关系,并对成熟度的研究方向进行了展望。     

采收成熟度对烤烟亚硝胺和烟叶品质的影响

烤烟成熟度是影响烟叶质量的关键因素之一。为了解采收成熟度与烟叶亚硝胺含量和烟叶品质的关系,在玉溪、宾川和弥勒进行了初熟、适熟、过熟3种采收成熟度的试验。结果表明:云南烤烟的亚硝胺含量较低,不同部位、不同成熟度烟叶的亚硝胺含量存在显著的差异。表现为过熟烟叶的总亚硝胺含量(163.5 ng/g)>初熟叶(105.4 ng/g)>适熟叶(84.5 ng/g);上部叶的总亚硝胺含量(198.2 ng/g)>中部叶(107.7 ng/g)>下部叶(47.5 ng/g)。并且适熟烟叶的化学成分协调,品吸得分最高,分别为适熟叶(67.73)>初熟叶(67.31)>过熟叶(67.22)。说明采收适熟烟叶,进行恰当烘烤,不但可提高烟叶化学成分的协调性和品吸质量,还可降低亚硝胺含量,提高烟叶的安全性。     

烤烟叶片成熟度与α－氨基酸含量的关系

以烤烟品种ＳｐｅｉｇｈｔＧ８０为材料，研究了烟叶的α－氨基酸含量与成熟度的关系．结果表明，鲜烟叶和烤后烟叶的α－氨基酸含量均受成熟度影响．按成熟度由低至高（Ｍ１至Ｍ５），烟叶α－氨基酸总量及与Ａｍａｄｏｒｉ化合物合成有关的α－氨基酸总量，均呈“Ｖ”形曲线变化，其最小值均出现在鲜烟叶的Ｍ１和烤后烟叶的Ｍ３．烤前烤后烟叶比较，烤后叶片中α－氨基酸总量及与Ａｍａｄｏｒｉ化合物合成有关的α－氨基酸总量均增加．烤后烟叶外观质量和化学成分评价，以Ｍ１烟叶质量最好．说明鲜烟叶的α－氨基酸含量变化达最小值时为最佳成熟采收期．     

烤烟成熟度与烟叶品质关系的研究进展

本文综述了烤烟成熟度的概念、烟叶成熟特征及其与品质的关系、提高烟叶成熟度的重要措施,以期为烟叶生产人员提供一些理论依据和技术指导。