基于改进ShuffleNet V2模型的苹果叶部病害识别及应用

苹果生长过程中容易受到病害影响而减产,造成经济损失。大型卷积神经网络可准确识别出苹果病害,但移动设备有限的计算资源限制了该类网络在其上的具体应用。轻量级卷积神经网络可运行在移动端,并能够实现病害的实时识别,但其识别精度往往不如前者。为解决该问题,在轻量级卷积神经网络ShuffleNet V2基础上,通过调整基本残差单元结构和网络宽度,同时引入卷积块注意模块（convolutional block attention module,CBAM）,提出了改进型ShuffleNet#苹果叶部病害诊断模型。以苹果疮痂病、黑腐病、锈病、健康叶片为研究对象,收集简单和复杂背景图像各2000张,通过数据增广将其扩充至40000张,构建苹果叶部病害图像数据集,应用该数据集,对苹果叶部病害诊断模型进行训练和测试。以识别准确率、模型复杂度、平均推理时间等为判别标准,并与多个现有卷积神经网络模型进行比较。结果表明：改进后的模型能有效地识别出上述2种不同背景的4类图像,在测试集上识别准确率达到98.95%,移动端单张图像的平均推理时间为39.38ms。相较于大型的ResNet101网络,该模型在准确率上仅降低0...     

基于改进MobileNetV2的柑橘害虫分类识别方法

为提高柑橘害虫识别精准度和防治效果,本研究构建包含10类对柑橘危害程度较重的害虫图像数据集,基于神经网络MobileNetV2与注意力机制ECA开发轻量化且高识别精度的ECA＿MobileNetV2模型,并基于该模型开发一款边缘计算App。将ECA注意力机制嵌入MobileNetV2网络的反残差结构尾部,以增强原网络的跨通道信息交互能力,提升原网络的特征提取能力。测试结果显示,ECA＿MobileNetV2模型对柑橘害虫的分类准确率达到93.63%,相比于MobileNetV2、GoogLeNet和ResNet18模型分别提高了1.68、1.44和2.40个百分点,而模型参数量、浮点运算数和模型大小分别为3.50×10⁶、328.06×10⁶和8.72 MB,复杂度仅略高于MobileNetV2,可以在手机上以边缘计算的形式运行。研究结果表明,本研究开发的智能识别工具能够对不同种类的柑橘害虫进行快速、有效的分类识别。     

基于注意力机制改进卷积神经网络的柑橘病虫害识别

柑橘是我国种植面积最大、产量最高的水果作物,对我国的经济发展具有重要作用。柑橘病虫害侵染是导致柑橘产量及品质下降的重要原因之一,高效、准确的柑橘检测技术对柑橘产业的发展具有重要意义。因此,本研究提出一种基于注意力机制改进卷积神经网络的柑橘病虫害识别算法,以多尺度特征提取网络Inception v3为基础,在Inception结构间加入CBAM注意力机制,构建基于注意力机制的多尺度特征提取网络;然后融合残差注意力网络,提升模型的整体性能,以实现对柑橘病虫害的精准识别。试验结果表明,基于注意力机制改进卷积神经网络的柑橘病虫害识别算法从通道和空间维度提高了对输入有效特征的关注度,在融合残差注意力网络后,提高了模型的整体性能,实现对5种柑橘叶片(溃疡病、潜叶蛾、黑点病、红蜘蛛和健康叶片)的识别准确率达到98.49%,比基础模型提高4.02百分点,说明本研究提出的方法对柑橘病虫害的识别效果较好。最后将模型进行部署,设计柑橘病虫害识别系统,实现基于移动端的柑橘病虫害智能检测,为相关研究提供参考。     

基于改进ShuffleNet V2网络的核桃破壳物料壳仁分类识别方法

核桃破壳后壳仁物料的高效无损分类检测是云南深纹核桃加工的关键技术缺口。本研究首先使用单独的下采样模块、网络浅层不使用深度卷积及网络深层使用H-Swish激活函数替代ReLu激活函数等优化策略,将ShuffleNet V2-0.5网络模型改进为C-ShuffleNet网络模型,实现轻量化的核桃破壳物料壳仁分类检测;然后,用核桃破壳物料壳仁数据集对改进前后的模型进行训练,进而对改进后的模型进行评估与检验;最后,将改进后的模型C-ShuffleNet与AlexNet、ResNet、EfficientNet、MobileNet等经典分类网络模型进行综合性能比较。结果表明,改进后的C-ShuffleNet模型大小比改进前的ShuffleNet V2-0.5压缩了8.9%,测试集准确率达到98.34%,比改进前提高了1.28个百分点,模型推理速度两者相差不大;与AlexNet、ResNet、EfficientNet、MobileNet等模型相比,C-ShuffleNet模型不但能保证较高的识别准确率,同时所占内存空间较小,识别时间更短,更加适合在嵌入式平台上开发应用。本研究结果为深纹核桃破壳物料壳...     

基于MobileNet V2和迁移学习的番茄病害识别

番茄叶部病害严重影响了番茄的产量和质量,为实现在移动设备实时对番茄进行病害识别,提高番茄的产量,减少种植者的损失。本研究提出将轻量级网络模型MobileNet V2和迁移学习的方式相结合,对番茄早疫病、番茄细菌性斑疹病、番茄晚疫病、番茄叶霉病、番茄斑枯病、番茄红蜘蛛病、番茄褐斑病、番茄花叶病、番茄黄化曲叶病等9种叶部病害图像以及健康番茄叶片图像进行分类识别,首先将数据集按照9∶1的比例分为训练集和验证集,对于训练模型根据迁移学习的方式分别采用不冻结卷积层、冻结部分卷积层、全部冻结卷积层的方式获得3种模型,然后在模型最后加上2层全连接层并用Dropout层防止过拟合,接着通过Softmax层输出实现对番茄病害图像分类识别,最后利用验证集来统计模型的准确率和损失值。其中,冻结部分卷积层准确率最高,达到93.67%。另外,通过试验对比传统网络VGG16、ResNet50训练集和验证集的准确率、损失值及运行时间,其中迁移学习的MobileNet V2模型的准确率最高,运行时间最短。该研究提出的基于MobileNet V2和迁移学习的番茄病害识别研究方法识别效果较佳,速度较快,为在移动设备实时对...     

基于改进YOLOX-Nano算法的柑橘梢期长势智能识别

【目的】采用机器视觉技术开展柑橘梢期的智能感知技术研究,以解决背景与目标颜色相似造成识别精度低的问题,实现柑橘梢期自动监测,探索算法的改进方法。【方法】根据不同卷积层提取特征的特点与不同注意力机制的作用,提出了一种基于多注意力机制改进的YOLOX-Nano智能识别模型,建立多元化果园数据集并进行预训练。【结果】改进的YOLOX-Nano算法使用果园数据集作为预训练数据集后,各类别平均精度的平均值(Mean average precision, mAP)达到88.07%。与YOLOV4-Lite系列模型相比,本文提出的改进模型在使用较少的参数和计算量的情况下,识别精度有显著的提升,mAP分别比YOLOV4-MobileNetV3和YOLOV4-GhostNet提升6.58%和6.03%。【结论】改进后的模型在果园监测终端的轻量化部署方面更具有优势,为农情实时感知和智能监测提供了可行的数据和技术解决方案。     

基于深度残差网络的玉米病害识别

针对人工诊断玉米病害成本高、效率低、时延长等问题,提出一种基于深度残差网络的玉米病害识别网络TFL-ResNet.TFL-ResNet网络基于ResNet50网络,首先引入Focal Loss损失函数使模型专注于难分类的病害样本,其次将ResNet50网络在PlantVillage数据集训练好的参数迁移到改进网络上以完...     

基于改进ShuffleNet的板栗分级方法

传统的板栗分级方法主要依靠人工或机械的多级振动筛,不仅分级准确率低而且容易把坏的板栗分成好的板栗。针对传统板栗分级存在的问题,构建轻量级的卷积神经网络实现高精度的板栗的自动分级。在自然光条件下用小米Note9手机拍摄获取包含优等品、一等品、合格品、虫蛀品和霉烂品板栗的5481幅图像应用于卷积网络模型的训练、验证和测试。在学习ShuffleNet的基础上构建了一个浅层卷积神经网络Shnet-1,Shnet-1由2个卷积模块和4个Shuffle构成的板栗图像特征提取网络。特征提取网络连接板栗分类器,分类器由全局平均池化层、隐含层和输出层组成的多层感知器。为了实现板栗分类的最大精度和最小计算量,对Shnet-1模型的超参数进行了优化。将Shnet-1的分类性能与各种深度学习模型如AlexNet、Mnet-1、ResNet18进行了比较分析。浅层卷积神经网络Shnet-1网络模型应用于板栗分级的准确率达到98.90%,坏的板栗被分为好板栗的比例小于0.5%。Shnet-1的计算量小,板栗图像分类时间为26 ms,其权重仅占488KB的物理存储容量。改进ShuffleNet的卷积神经网络模型Sh...     

基于改进深度神经网络的农作物病害识别研究

针对农作物病害图像样本难收集的问题,本文采用迁移学习算法并结合深度学习提出了一种基于Mo-bileNet的M25Net模型.通过对38类作物和1类背景图像的5.5万多幅农作物健康与病害图像进行训练,获得了农作物病害识别模型,其识别准确率可达99.67％.为了验证M25Net模型识别农作物病害类型的能力,分别与使用迁移学...     

基于改进SSD算法的轻量化三七病害检测

【目的】针对目前三七Panax notoginseng病害识别模型结构复杂、参数庞大,难以实现在移动设备上部署的问题,提出一种基于SSD(Single shot multibox detector)目标检测的改进模型,以期实现三七病害检测的便捷化、快速化与精准化。【方法】基于SSD模型架构,采用轻量化卷积神经网络(MobileNet)替换原始特征提取网络(VGG16),降低主干网络的参数量与计算量,同时根据人类视觉皮层中群智感受野(pRF)的大小与其视网膜图中偏心率之间的函数关系,构建RFB模块,用该模块替换原SSD模型框架顶部卷积层,从而增强网络深层特征,提高轻量化模型的检测精度与检测速度,实现多尺度三七病害检测。【结果】与SSD模型相比,RFBMobileNet-SSD模型网络参数量和参数计算量分别降低了96.67%和96.10%。在不同天气条件下应用模型对4种不同病害数据进行验证发现,改进模型的准确率提高了4.6个百分点,召回率提高了6.1个百分点,F1精度提高了5.4个百分点,单幅图像检测时间由SSD模型的0.073 s缩短为0.020 s,尺寸仅为SSD模型的54.6%。【结...     

基于改进残差网络的苹果叶片病害识别研究

苹果叶片病害形态相似、斑点大小不同,依靠人工和农业专家识别的传统方式效率较低。为此提出一种基于改进残差网络的苹果病害识别模型REP-ResNet。该模型在基准模型ResNet-50的基础上通过采用批标准化、激活函数、卷积层的残差结构顺序,加入通道注意力机制和并行卷积的方式进行改进。训练过程中,将公开数据集PlantVillage预训练的模型权重参数迁移至上述网络模型中重新训练,达到加快网络的收敛速度和提高模型识别能力的目的。采用数据扩充的方式解决训练过程中样本不均的问题。结果表明,REP-ResNet模型与基准网络模型相比识别准确率提高2.41个百分点。模型使用迁移学习的方式进行训练,在复杂背景下的苹果叶片病害识别中准确率达到97.69%,与传统卷积神经网络相比识别效果有较大提高。     

基于轻量级神经网络的农作物病害识别算法

应用深度学习的图像分析技术,可较早地、无损地检测作物病害,但移动端计算资源的有限性限制了深度学习在移动端的应用和发展.利用迁移学习方法,进行多种神经网络的预训练,将其在ImageNet图像数据集上学到的知识迁移运用到多种农作物数据集及番茄单作物数据集的多种病害识别上,并进行多个深度学习模型在多种作物数据集的计算复杂度、...     

基于AI的桃树病害智能识别方法研究与应用

为解决传统人工识别桃树病害效率低、成本高、准确率低等问题,提出了基于AI深度学习的桃树病害智能识别方法,利用并微调ImageNet预训练的DenseNet-169分类模型,对桃树常见的11种病害图像进行预处理与模型训练,搭建桃树病害智能识别软件环境。该方法对常见桃树病害的平均识别率达到91%以上,结合图像处理、深度学习、数据挖掘等技术自动对桃树病害进行识别,实现桃树病害的智能诊断并提供防治建议。该方法具有人力成本低、操作简单、识别效率高等优点,利于病害的及时诊出与防治决策的制定,对促进果园病害防控的智慧化管理具有重要研究意义与应用价值。     

基于改进U-Net网络的苹果叶部病害语义分割方法

针对自然条件下苹果叶部病斑分割与识别效果欠佳的问题,本文提出一种融合条件随机场和卷积块状注意力模块的苹果叶部病害语义分割模型,实现苹果叶部锈病、褐斑病、灰斑病及斑点落叶病的病斑准确分割和识别。本文在U-Net模型基础上,使用ResNet50为骨干网络防止梯度消失问题,并分别在跳跃连接分支与上采样层加入卷积块状注意力模块,减少训练过程中的分割精度损失,融合Dice Loss和Focal Loss降低损失波动,最后利用条件随机场优化分割结果,获取病斑掩模图像,实现对苹果叶部病害语义分割。本研究在自制苹果叶部病害数据集上进行试验,分析了光照、阴影及水滴等因素对分割结果的影响。试验结果表明：本文构建的语义分割模型相比传统U-Net模型,平均分割精度(mIoU)提升8.24百分点,平均分类精度(mPrecision)提升11百分点,类别平均像素准确率(mPA)提升6.09百分点,受光照不均、雨滴的影响更小,具有更好的鲁棒性和可靠性。     

柑橘常见病害的防治技术

介绍了柑橘常见病害的症状、防治方法及综合防治技术。     

高光谱图像在农作物病害检测识别中的研究进展

农作物病害无损检测是保证作物产量和质量的关键环节,起到及时发现病害、指导农药的使用、减少经济损失等作用.本文介绍了高光谱成像技术用于农作物病害检测的原理;从支持向量机、偏最小二乘回归、深度学习识别算法方面综述了2017—2021年高光谱成像技术在农作物病害检测中的国内外研究进展;分析了作物病害高光谱图像识别算法的原理和...     

基于卷积神经网络的轻量级水稻叶片病害识别模型

水稻病害一直是影响水稻产量的重要因素之一,为了快速、准确地检测水稻病害,本研究提出了一种基于卷积神经网络的轻量级水稻叶片病害识别模型。首先,从参数量的角度对注意力机制进行改进,得到轻量级注意力机制模块,对水稻叶片病害特征图中的潜在注意力信息进行深度挖掘;其次,使用深度可分离卷积代替部分标准卷积,进一步降低模型的参数量;最后,为了提高模型的泛化能力,让模型学习过程更快、更稳定,采用了自带内部归一化属性的扩展型指数线性单元函数(SELU)与外部组归一化模块相结合的方法。通过在公共数据集中进行验证,本研究构建模型的平均精度最高(0.990 0),模型在参数量和平均单次迭代时间方面也有一定优势,与其他模型相比,具有相对较好的性能。     

基于改进MaxViT的辣椒病害识别分类方法

为实现复杂环境下辣椒病害的精准识别和分类,设计了一种适用于辣椒病害识别分类的方法。以辣椒在生长过程中常见的6种病害为分类研究的对象,使用数据增强的方法扩充数据集,提出一种基于MaxViT改进的MaxViT-DF模型,将MaxViT模型中的普通卷积替换为可变形卷积,使模型在提取特征时能更贴近复杂环境下的识别目标;同时在MaxViT模型施加注意力时引入特征融合模块,提高模型的全局感知能力。结果显示,改进的MaxViT-DF模型识别分类准确率达到98.10%,对6种辣椒病害的分类精度均高于95%。与ResNet-34、EfficientNetv2和VGG-16等模型相比,改进模型在收敛速度和分类精度上具有明显优势。以上结果表明,MaxViT-DF模型能够对不同种类的辣椒常见病害进行有效的分类识别。     

采后柑橘病害及其保鲜技术研究

柑橘作为水果之王,因其具有较高营养价值和良好风味受到消费者的普遍喜爱。但在柑橘生产、贮藏期间,由于各种因素使柑橘容易产生病害,影响柑橘果肉的风味及营养价值,造成柑橘消费量下降,影响农民增收。基于此,本文就当前柑橘病害的发病因素和保鲜方法,与广大读者进行交流探讨。     

基于卷积神经网络的农作物病害识别

【目的】农作物生长过程中,作物产量会受到各种病害影响,实现自动精准地识别农作物病害以及病害程度的测定是农作物病害防治的关键。【方法】文章设计了一种基于卷积神经网络的农作物病害的识别方法并建立了农作物病害识别模型,模型利用10种作物中常见的59种病害类型的叶片图像数据集进行训练,并对模型的训练过程和训练结果进行评估。【结果】(1)农作物病害识别模型对59种病害类型的总识别精度达到0.83,部分类别的识别率高于0.9;(2)当训练的迭代次数增加到50轮以上时,农作物病害识别模型的性能不再提升,此时数据集图像的数量对模型性能的影响较大。【结论】实验证明,利用卷积神经网络进行农作物病害识别具有较高的可行性和准确性,为农作物病害的防治打下基础。