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RGB通道增强的草坪杂草识别算法

2024-02-19分类号:S688.4;S451;TP391.41

【作者】化春键   宋一鸣   蒋毅   俞建峰   陈莹
【部门】江南大学机械工程学院  江苏省食品先进制造装备技术重点实验室  江南大学物联网工程学院  
【摘要】[目的]为了实现草坪维护的精准化施药,针对自然环境中杂草与草坪草颜色相近导致杂草难以识别的问题以YOLOv5s为基础目标检测网络,提出一种突出输入图片颜色信息的草坪杂草检测模型。[方法]为了扩充RGB颜色通道的维度,对输入图片进行切片,扩展RGB通道数为原来的4倍。然后,为了实现基于颜色特征的注意力机制,对切片后的图片进行全局平均池化和全局最大池化,提取原图片中的颜色信息,对颜色通道进行加权,提高对单色目标检测效果。为了进一步增强网络对于形状相似颜色不同的不同目标的识别效果,改进SPPF模块为SPPFCSPC模块,进一步提高本文网络在不同草坪环境下的杂草识别精度。[结果]改进后的YOLOv5s网络对于单色目标识别效果较好,本文改进的YOLOv5s模型对普通草坪上杂草的检测精确率达到92.8%,召回率为97%,mAP@0.5为94.3%,帧率为104f/s,模型内存占用量13.8 MB;比使用Focus模块的YOLOv5s检测精度提高4.1%,比使用conv模块的YOLOv5s检测精度提高5.4%,在疏林草坪的检测结果mAP@0.5达到95.7%。[结论]本文算法可有效地识别多种自然环境中的草坪杂草,可为草坪杂草精准化施药提供支持,具有明显的实际应用价值。此外,通过试验对比,证明本文改进模块对颜色的敏感度较好,为与背景颜色相似度较高的单色目标检测提供技术参考。
【关键词】目标检测  YOLOv5s  草坪杂草  精准施药  颜色注意机制
【基金】国家自然科学基金项目(62173160)
【所属期刊栏目】南京农业大学学报
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