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[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 方文博  郭永刚  关法春  张伟  刘倩倩  王树文  张正超  于皓然  
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%。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 方文博  郭永刚  关法春  张伟  刘倩倩  王树文  张正超  于皓然  
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%。
[期刊] 南京农业大学学报  [作者] 徐会杰  黄仪龙  刘曼  
[目的]本文针对传统农作物叶片病虫害识别模型YOLOv3存在的检测实时性与鲁棒性差,漏检率高的问题,提出了一种改进的玉米叶片病虫害检测模型——YOLOv3-Corn。[方法]该模型采用Darknet-53作为特征提取网络,将网络输出的8倍特征图与新加入的4倍下采样特征图进行拼接,建立起104×104尺度的检测层;在前期构建的包含6个类别玉米常见病虫害数据集中,利用K-means++聚类算法选取12个先验框并分别匹配到4个不同尺度的检测层中进行目标识别。[结果]实验结果表明:在YOLOv3系列模型中,YOLOv3-Corn模型的检测精度均值(mAP)、召回率(Recall)达到了93.31%和93.08%,与YOLOv3模型相比分别提高了4.03%和9.78%。在非YOLO系列模型中,YOLOv3-Corn模型平衡了Faster R-CNN模型的检测速度的不足和RetinaNet模型的召回率,精确度不足的问题。[结论]在保证提取相同特征参数、检测时效性好的前提下,有效提高了识别精度。
[期刊] 南京农业大学学报  [作者] 刘璎瑛  曹晅  郭彬彬  陈慧杰  戴子淳  龚长万  
[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种姿态进行识别(站立、休憩、饮水和梳羽);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实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实验中,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的检测,为后续的肉鹅行为监控和健康防疫做数据支撑。
[期刊] 南京农业大学学报  [作者] 郭小燕   于帅卿  
[目的]针对将目标检测技术应用于农作物虫害检测中时,需要大量训练样本以及高性能计算设备,这对于计算硬件、样本数量质量受限的情况下进行农作物虫害的识别带来了困难,本文提出了一种轻量级YOLO V5S农作物虫害目标检测模型以解决在样本数量不足的情况下,农作物虫害识别的问题。[方法]利用Ghost技术将2个Ghost BottleBlock线性特征提取模块封装为1个GB模块,代替了YOLO V5S中前7个CBL,CSP,SPP非线性特征提取模块,从而约简了YOLO V5S的网络参数,减轻了网络体量。[结果]在保证虫害检测效果的前提下降低了网络对计算硬件与训练样本的依赖。为了验证模型的有效性,对于水稻、玉米、棉花、马铃薯、苜蓿等5种农作物的12类虫害进行识别与定位,平均精确率mAP为91.31%,比YOLO V5S模型高出2.5个百分点。[结论]通过和SSD,Faster-RCNN,YOLO V5S对比,发现本文提出的模型在mAP,F1-score,Precision,Recall四个评价指标均占优势,尤其在小目标、密集目标、与背景相似目标的检测方面表现突出。
[期刊] 南京农业大学学报  [作者] 张续博   张家瑜   贲宗友   王逸凡   曾雨可   陈坤杰  
[目的] 为准确识别糙米内部裂纹,提出了一种基于改进YOLO v5l的糙米裂纹识别算法——YOLO v5-RF。[方法] 使用深度卷积代替CBS(Convolution+Batch normalization+Sigmoid linear unit)模块中的普通卷积构建出DWBS(Depthwise convolution+Batch normalization+Sigmoid linear unit)模块,然后将DWBS模块堆叠成辅助骨干网络,再与原始的Darknet-53主干网络相结合形成基于DWBS模块的同级复合骨干网络,以提高糙米内部裂纹特征提取能力;在颈部网络使用逆向连接层来增强解码端特征的丰富性,用于提高解码端对糙米内部裂纹的识别能力;利用CBAM(Convolutional block attention module)注意力模块调整SPPF(Spatial pyramid pooling-fast)模块的通道注意力表达,通过构建一种SPPF模块与CBAM模块结合的网络结构来提高编码阶段的语义信息表达质量。[结果] 试验结果显示,所提出的YOLO v5-RF算法的平均精度(Average precision)、召回率(Recall)和精确率(Precision)分别达到了94.01%、86.92%、90.85%,相比YOLO v5l算法,分别提升了4.72%、6.23%、1.23%。[结论] 所提方法能够准确进行糙米内部裂纹的识别,可为稻谷爆腰率检测提供技术参考。
[期刊] 上海海洋大学学报  [作者] 董兆鹏  岳晓雪  田中旭  侯思凡  姜立盛  
基于YOLO的贻贝(Mytilus edulis)识别与检测技术,是实现贻贝分级、分苗等作业环节机械化和智能化的关键。然而,贻贝因外部特征不够清晰明确,给识别准确率的提高带来了挑战。本文提出一种基于改进YOLOv5算法的贻贝目标检测模型(CST-YOLO)。该算法融合CoordAttention注意力机制,以增强特征表达能力;采用SIoU作为边界框回归损失函数,以减少边界框回归损失,提高模型的检测速度;将Head替换为改进的解耦头TSCODE Head来提高检测准确率。并在自制的贻贝数据集上进行算法测试,实验结果显示:相比YOLOv5算法,CST-YOLO算法准确率P提高了0.428%,mAP_0.5:0.95达到92.221%,提高了1.583%。实验表明CST-YOLO算法在保证检测速度的前提下,有效提高了贻贝目标的检测精度。本研究有助于机器视觉技术在贻贝养殖业自动化与智能化生产加工中的应用。
[期刊] 沈阳农业大学学报  [作者] 陶兆胜   石鑫宇   王勇   伍毅   吴浩  
为了解决现有的农作物病害检测方法对不同番茄叶片病害检测的精度低、效果差的问题,提出一种基于YOLOv5网络模型改进的番茄叶片病害检测模型YOLOv5s-TLD。首先在原YOLOv5s模型的Backbone中构建DCAM注意力机制模块,通过制定双通道注意力和空间注意力机制加强模型对番茄叶片病理特征的提取能力,并减弱模型受复杂背景特征的影响,以提高模型对不同种类病害的检测精度和分类精度;然后应用融合Swin Transformer的C3STR模块替换原网络第6层的C3模块,强化模型在多尺度上建模的能力,实现模型对小尺寸的番茄叶片病害残差特征的高精度学习;再运用BiFPN加权双向特征金字塔网络替换原YOLOv5模型Head的PANet路径聚合网络,该网络采用跨尺度特征融合和可学习权重的方式融合模型不同层次的特征,在增强网络的特征融合能力的同时使网络获得更多的特征信息,以提高模型的感受野和特征表达能力;最后进行不同模型的检测对比试验,并在实际复杂场景下进行番茄叶片病害检测试验。试验结果表明:YOLOv5s-TLD模型平均精度均值和召回率分别为97.7%和96.3%,较原YOLOv5s模型平均精度均值和召回率分别提高1.9个百分点和2.5个百分点。该模型具有良好的检测精度和检测效果,且该模型在背景复杂的实际种植环境下能够准确地检测并识别不同种类的番茄叶片病害,研究结果可为农业智能管理和番茄叶片病害检测技术的实际应用提供参考。
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)  [作者] 劳全   夏云峰   叶盛   杨杰   赖叶茗   陶晰  
【目的】对受松材线虫病影响的树木进行快速、高效和精确的检测。【方法】利用深度学习技术中的YOLO v4(you only look once version 4)目标检测模型,对高分辨率影像中的松材线虫病变色木进行检测,并与SSD(single shot multibox detector)模型进行对比。【结果】YOLO v4模型的检测精度较高,精确度(P)为0.961 3,召回率(R)为0.764 9,F1分数为0.851 9。【结论】YOLO v4可准确地识别和定位松材线虫病变色木,且精确度比SSD高。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 党宏社  党晨  张选德  
交通标志的自动识别对汽车的安全行驶具有重要意义。针对现有交通标志识别算法存在识别精度低、速度慢的问题,该文提出了一种基于改进YOLOv5s的交通标志识别算法。引入MobileNetv3主干网络,将RFB模块与ECA-Net模块相结合,在不提高网络计算量的情况下,确保更大范围内聚焦有效特征;在特征融合中采用AFF模块,将注意力从同层融合扩展到跨层区域;采用Matrix NMS筛选候选框,以提升模型检测速度。在中国交通标志数据集CCTSDB上的验证结果表明,该算法识别精度为96%,速度为48帧/s,在多种环境下对目标的识别能力得到增强,可以满足交通标志实时识别的需要。
[期刊] 华中农业大学学报  [作者] 郑宇达   陈仁凡   杨长才   邹腾跃  
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为81.6%、87.3%,比原模型分别提高了4.9%和3.4%。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。
[期刊] 华中农业大学学报  [作者] 满超  饶元  张敬尧  乔焰  王胜和  
为解决田间复杂环境下小样本黄瓜叶片病害识别中模型泛化能力差、识别准确率不高的问题,将自注意力机制模块引入激活重建生成对抗网络AR-GAN(activation reconstruction GAN),采用Smooth L1正则化作为损失函数,设计改进激活重建生成对抗网络IAR-GAN(Improved AR-GAN)增广黄瓜叶片病害图像。通过在Inception网络基础上加入空洞卷积和形变卷积,设计空洞和形变卷积神经网络DDCNN (dilated and deformable convolutional neural network)用于黄瓜叶片病害识别。试验结果显示,提出的IAR-GAN有效缓解了过拟合现象,丰富了生成样本的多样性;所提出的DDCNN对黄瓜炭疽病、斑靶病和霜霉病的平均识别准确率均达到96%以上,比Inception-V3模型提高了9百分点。以上结果表明,本研究提出的数据增广方法和病害识别模型可为复杂环境下小样本的作物叶部病害的准确识别提供新思路。
[期刊] 中国农业大学学报  [作者] 赵金阳  冯全  王书志  张芮  
针对不同光照以及不同天气条件造成葡萄叶片图像不能准确分割的问题,提出了一种改进的图割分割算法。采用G/R以及a*颜色特征自动选择叶片目标和背景种子点,利用混合高斯模型对叶片和背景的概率密度分布进行估计;在马尔科夫随机场的基础上,建立像素特征的能量函数;通过求解能量函数最小化对叶片实现了自动分割。对多种不同分割特征的分割效果进行对比试验,结果表明:对于不同时间、不同天气的叶片图像,单一G/R和a*具有较好的效果,分割精度分别达到86.74%和92.38%,若用它们组合为双特征,分割效果会进一步提高,分割精度
[期刊] 西南农业学报  [作者] 李广博  查文文  陈成鹏  时国龙  辜丽川  焦俊  
【目的】针对传统生猪养殖耳标识别存在易脱落、易引起生猪感染等问题,采用改进YOLOv5s的模型对猪脸进行非入侵式识别。【方法】首先将K-Means的距离改为1-IOU,提高模型目标锚框的适应度;其次,引入CA坐标注意力机制,提高模型特征提取的能力;最后,引入BiFPN特征融合,有效利用特征提高模型的检测能力。试验采用的猪脸数据集共分为5类,数据增强后样本为12 756张,训练集和测试集划分比例为9∶1。【结果】改进后的算法在准确率、召回率、平均精确率(IOU=0.5)分别达到0.926、0.897、0.955,比原始YOLOv5s算法分别提高13.2%、3.0%、2.2%,同时,改进后的算法在单只、多只、小目标、密集、有遮挡的场景下,泛化能力较强、识别精准度高。【结论】利用深度学习算法,可以获取生猪面部信息并准确识别,减少漏检、错检情况,为生猪智能化管理提供较好的技术支持。
[期刊] 中国农业大学学报  [作者] 李凯  张建华  韩书庆  孔繁涛  吴建寨  
为解决自然条件下棉花叶片因其轮廓几何边缘长势不均匀所导致的叶片目标提取不精准问题,提出一种基于改进C-V模型的棉花病害叶部目标提取方法。在传统C-V模型的基础上,将长度惩罚项和符号距离函数的约束能量项引入能量模型中,以达到对演化曲线长度变化的约束目的,从而完成对整幅图像目标特征的提取。本研究算法先对待分割的图像设置初始曲线,并利用高斯滤波算子对待分割图像进行平滑滤波处理,然后根据图像全局灰度信息和局部二值匹配信息建立能量方程,根据其离散化形式,对水平集函数进行演化,并从中提取演化曲线,最后根据水平集函数演化过程所满足的终止条件,输出图像分割结果。按照不同天气条件和不同背景采集了1 200幅棉花叶片样本图像,对本研究算法进行测试。试验结果表明:本研究算法对于晴天、阴天和雨天图像中目标(棉花叶片)轮廓提取准确率分别达到82.23%、82.73%和84.60%。分割结果表明,本研究算法能够对3种天气条件(晴天、阴天、雨天)与4种复杂背景(白地膜、黑地膜、秸秆、土壤)特征混合的棉花叶片图像目标特征轮廓实现准确提取。
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