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CapsNet神经网络的树叶图像分类模型

对树木研究的基础是对其进行分类处理.本文结合CapsNet神经网络模型,以提高树叶分类的准确率为目的,使用实验室拍摄的10种树叶图片建立树叶分类模型.考虑到模型效率和图像大小,在原有CapsNet上与传统卷积神经网络相结合,通过优化动态路由算法对CapsNet进行改进,得到了E-CapsNet网络模型,同时与经典的神经网络模型AlexNet和Inception V3模型进行对比.经过50次epoch的训练,模型训练准确率最高达到99.15%,验证集的准确率为98.51%,测试集准确率为98.63%,对比原CapsNet网络,测试集准确率提高了2.51%.实验结果表明,改进后的E-CapsNet模型实现了更高的精度.     

基于迁移学习的番茄叶片病害图像分类

针对卷积神经网络对番茄病害识别需训练参数较多,训练非常耗时的问题,将迁移学习应用于AlexNet卷积神经网络,对病害叶片和健康叶片共10种类别的番茄叶片进行分类研究。使用14 529张番茄叶片病害图像,随机选择70%作为训练集,30%作为验证集,对AlexNet卷积神经网络模型结构进行迁移,利用在Imagenet图像数据集上训练成熟的AlexNet模型和其参数对番茄叶片病害识别。在训练过程中,固定低层网络参数不变,微调高层网络参数,将番茄病害图像输入到网络中训练网络高层参数,用训练好的模型对10种类别的番茄叶片分类,并进行了20组试验。结果表明:该算法在训练迭代474次时使网络模型很好的收敛,网络对验证集的测试平均准确率达到95.62%,与从零开始训练的AlexNet卷积神经网络相比,本研究算法缩短了训练时间,平均准确率提高了5.6%。采用迁移学习所建立的病害分类模型能够对10种类别的番茄叶片病害快速准确地分类。     

基于深度残差网络的茶园杂草分类及模型压缩方法研究

为提高茶园杂草分类深度模型的准确性,减少深度模型的冗余参数问题.以茶园常见的10类杂草图像为数据样本,分别基于深度学习的ResNet50、VGGNet和AlexNet网络结构构建杂草分类模型;在此基础上,进一步利用剪枝算法压缩深度模型ResNet50.通过实验对比3个模型测试集的平均准确率分别为0.86、0.72和0.63;此外,通过对比ResNet50的茶园杂草模型在训练集和测试集上压缩前后效果,显示结果基本一致.研究表明ResNet50在这3个模型中是最优分类模型,且压缩后的深度模型ResNet50提升了模型的性能.因此,该研究也为移动端设备的分类提供了理论基础.     

融合Focal Loss与典型卷积神经网络结构的水稻病害图像分类

快速高效地识别水稻病害的种类并及时采取有效的防治措施对避免水稻减产具有重要意义，为解决人工识别水稻病害效率低、识别精度不高、深度学习样本不平衡导致识别准确率不高等问题，融合Focal Loss与4种典型卷积神经网络结构对7种水稻病害进行分类识别。利用TensorFlow的Keras深度学习框架搭建卷积神经网络的图像识别分类系统，使用Focal Loss损失函数解决数据集不平衡导致识别准确率低的问题，采用ResNet50、ResNet101、MobileNetV2、VGG16作为特征提取骨干，对7种水稻病害进行识别。通过imgaug库增强数据，将13 543张水稻病害图像按照9∶1的比例划分为训练集和验证集并参与训练模型，将1 404张水稻病害图像作为测试集来验证模型的准确性。结果表明，所搭建的数据集中ResNet50、ResNet101、MobileNetV2、VGG16的识别准确率分别为98.06%、94.26%、92.47%、97.83%。可见，在融合Focal Loss损失函数的情况下，ResNet50作为特征提取骨干训练出的模型在水稻病害图像分类中拥有最高的准确率，该成果可在实...     

基于深度学习的玉米叶片病害识别方法研究

玉米叶片病害是造成的玉米质量差、产量低主要原因之一。为了对玉米叶片病害进行快速准确识别，提出了 基于ResNet（Residual Neural Network）深度学习网络对玉米病害识别的方法，采用ResNet 作为玉米病害识别的主体 模型，利用数据增强技术来扩充数据集，扩充后的数据集图片包括训6000 张练集和1645 张测试集，并使用预训练网络 AlexNet、GooLeNet 和ResNet 进行识别玉米叶片病害的性能对比实验，研究发现在批量尺寸为32 个和epoch 次数为16 时ResNet50 获得最高的分类准确率为92.82%，优于传统机器学习算法。     

基于卷积神经网络的黄瓜白粉病智能识别算法研究

采用AlexNet、VGG16、GoogLeNet和ResNet50等4种CNN模型对黄瓜4个病害级别的白粉病叶片图像进行反复迭代训练,探究迭代次数、BATCH＿SIZE参数对4种模型识别分类效果的影响,分析不同CNN模型的性能,以选择出应用于黄瓜白粉病识别的最优模型。结果表明:从训练集损失函数的损失率、识别准确率及训练时间综合考量,在当前试验样本条件下,迭代次数为40次,BATCH＿SIZE值等于90时,ResNet50模型结果最优,其训练用时为24 min,模型识别准确率为91.30%,对黄瓜白粉病不同病害级别智能识别具有较好的分类性能。     

基于迁移学习的竹片缺陷识别

使用竹片图像实现竹片缺陷自动识别，目前深度学习可以有效地解决该类问题，但是必须使用大量样本数据做训练才能获得较高的识别准确率。当图像数量有限时，利用基于迁移学习的方法，把经过预训练的卷积神经网络模型进行迁移，即共享卷积层和池化层的权重参数，调整新网络模型的超参数，并建立一个包含4种共计6 360张竹片缺陷图像的数据库，把图片分成4种训练集测试集形式，即80%训练、20%测试；60%训练、40%测试；40%训练、60%测试；20%训练、80%测试，分别利用支持向量机SVM分类方法、深度学习方法和迁移学习方法进行训练和测试，并将这3种方法作对比。最后，通过构建竹片缺陷识别的混淆矩阵对迁移学习进行具体分析与说明。结果表明，按照80%训练、20%测试的识别准确率最高，通过迁移学习得到的竹片缺陷最高识别精度分别达到98.97%，比普通深度学习提高了11.55% ，比SVM分类方法提高了13.04%。说明迁移学习比普通深度学习和传统支持向量机SVM分类方法更适合用于小样本数据集的分类识别，并且效果优于普通深度学习和 SVM 分类方法。     

基于改进残差网络的葡萄叶片病害识别

葡萄病害是导致葡萄严重减产的主要因素，大多数病害症状都反映在葡萄的叶片上，但是人工针对叶片的识别费时且效率低。本研究提出了一种基于改进残差网络的葡萄叶片病害识别模型。该研究在ResNet50的基础上采用金字塔卷积网络，通过其包含不同大小和不同深度的卷积核来处理输入，然后以特征融合来获得不同程度的病害特征细节。在金字塔网络结构上采用深度超参数化卷积层代替传统的卷积层，能够加快模型收敛速度，有效提升模型精度。结果表明，改进后的残差网络模型与AlexNet、MobileNetV2、ResNet50/101、VGG16模型相比，在准确性方面具有显著优势。与原模型相比较，识别准确率提高3.18百分比，改进模型对病害识别准确率高达98.20%。可以为识别葡萄叶片病害提供参考。     

基于Bayes的竹片颜色检测分级方法

为了采用机器视觉对竹片自动识别与颜色分选,研究了一种基于竹片图像颜色特征与纹路特征和Bayes分类器的颜色分类方法.首先,对灰度图像采用Canny算子进行边缘检测,再利用Hough变换对竹片进行边缘定位,并对倾斜竹片实施旋转校正,以确定待检测竹片在图像中的具体位置.根据竹片的位置提取竹片区域平均颜色特征及纹路特征,将其作为样本的属性特征,采用Bayes训练的颜色等级作为输出,建立特征参数与颜色等级之间的Bayes分类器,上位机获得分级信号后经串口通过下位机实现竹片的自动分级.试验结果表明,该方法对竹片颜色检测准确率达到91.7%,可为竹制品行业的竹片颜色自动在线检测提供理论依据.     

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...     

基于自适应特征融合的水稻氮素营养诊断

为了快速准确地对水稻进行氮素营养诊断,提出一种基于自适应特征融合的水稻氮素营养诊断方法。该方法通过对杂交稻两优培九进行田间试验,设置4组不同的氮肥梯度(施氮量分别为0、210、300、390 kg/hm²),扫描获取水稻叶片图像并进行数据预处理,构建基于自适应特征融合的水稻氮素营养诊断模型ResNet34-AFF-SE。使用构建的ResNet34-AFF-SE模型对水稻叶片进行氮素营养诊断,结果表明,在水稻生长的幼穗分化期、齐穗期,ResNet34-AFF-SE的识别准确率为97.5%、97.2%,模型大小为87.9 MB。ResNet34-AFF-SE模型在准确率和训练时间上优于AlexNet、VGG16、MobilNet v3-small等网络模型。基于自适应特征融合的水稻氮素营养诊断方法所建立的ResNet34-AFF-SE模型具有较高的识别准确率,可以精准地识别水稻叶片的氮素营养状况,为水稻作物的氮素营养诊断提供了新的思路。     

基于迁移学习和改进残差网络的棉花叶螨为害等级识别

针对人工诊断棉叶螨害分级准确率低、耗时长、成本高的问题,提出一种基于迁移学习和改进残差网络的棉花叶螨为害等级识别方法。以3种受害等级的棉花叶片与健康叶片图像作为对象,分别于单一背景和自然环境下采集图像,构建图像数据集。首先,利用PlantVillage数据集预训练模型,使用数据增强技术对数据集进行数据增强,扩充训练样本;然后,在ResNet50网络模型的基础上,引入焦点损失函数,在不同网络层嵌入注意力机制模块,并加入Dropout正则化构建改进的ResNet50模型;最后,对比不同模型的识别效果。结果表明：同时在深层和浅层引入注意力机制模块,设定动量为0.9、学习率为0.001时,改进的ResNet50模型具有最好的分类效果,优于ResNet50、VGG16、MobileNet、AlexNet和SENet模型,对棉叶螨危害等级的平均识别准确率达到97.8%。     

基于迁移学习的芒果成熟度分类算法研究

成熟度判别是芒果采收及储藏的重要依据.为了适应移动设备硬件算力的限制，对比了传统机器学习方法和迁移学习方法在芒果成熟度鉴别方面的表现，优选最佳模型并开发了芒果成熟度分类软件.试验采集了不同成熟度的小台农图像100张，进行数据扩充后按照8:2划分为训练集和测试集，以准确率、F1值和预测时间作为模型评价指标，分别采用k近邻(K-NearestNeighbor, KNN)、支持向量机(Support vector machine, SVM)、朴素贝叶斯(Naive bayes, NB)、决策树(Decision tree, DT)机器学习算法模型和AlexNet、ResNet18、VGG16、GoogleNet和SqueezeNet迁移学习算法模型进行训练和测试，并对比分析各模型的表现.结果表明：机器学习虽然运算速度快，但分类的准确率明显低于迁移学习，迁移学习的分类准确率均在90%以上.但综合考虑模型的分类准确率和计算能力认为Resnet18表现最佳，它在迭代20次后准确率达到98.75%,而测试时间仅为74.66 ms,优于其它深度学习模型.     

基于小规模数据集的柑橘树冠层施药情况的分类模型

目的 提升柑橘果园的智能化管理水平,快速无损获取柑橘树冠层的施药情况,改善小规模数据集导致施药情况分类模型易发生过拟合的问题。方法 提出一种基于卷积神经网络的柑橘树冠层施药情况分类模型——VGG_C模型。模型以VGG模型核心思想为基础进行构建,通过交叉熵损失函数优化,加速概率分布与真实分布的迭代过程,并在输出端引入不确定性度量计算以及在下采样模块中插入Droupout方法,降低由于数据较少而发生过拟合的概率。结果 VGG_C模型针对训练集的分类损失值为0.44%,比ResNet和VGG模型分别降低了87%和91%;准确率为95.3%,比ResNet和VGG模型分别提高了5%和10%;验证集的预测平均准确率为96.4%。结论 VGG_C模型通过多层卷积模型协同实现柑橘冠层热红外图像特征的高效提取,通过优化输出端结构提高了柑橘冠层施药情况分类模型在小数据集规模上的训练测试优度,可为柑橘树施药情况的智能化判断提供有效参考。     

基于深度学习网络实现番茄病虫害检测与识别

为利用计算机或人工智能技术协助番茄病虫害防治，以存在病虫害侵害问题的番茄植株图像为研究对象，针对番茄病虫害目标小而密的特点提出基于Swin Transformer的YOLOX目标检测网络，用于精确定位图像中的病虫害目标，并采用基于经典卷积神经网络构建的旋转不变Fisher判别CNN分类网络，以此提高病虫害分类的准确率。结果表明:1)将测试结果与传统的目标检测模型和分类模型作对比，基于Swin Transformer的YOLOX网络在番茄病虫害测试集上的精确度比Faster R-CNN和SSD分别高了7.9%和9.5%，旋转不变Fisher判别CNN对病虫害类别的识别准确率与AlexNet、VGGNet相比分别提升了8.7%和5.2%；2)与基于Transformer的目标检测模型DETR和近年来新兴的图像分类模型Vision Transformer(ViT)在番茄病虫害测试集上的结果相比较，本研究的检测和分类方法也存在优势，病虫害检测精度和分类准确率分别提高了3.9%和4.3%。此外消融试验也证明了本研究方法改进的有效性。总之，本研究所构建的网络在番茄病虫害的目标检测和分类识别方面的性能优于其他网络，有助于提升番茄病虫害的防治效果，对计算机视觉在农业领域的应用具有重要意义。     

基于卷积神经网络遥感图像的荔枝花期长势评估

【目的】通过无人机获取荔枝冠层的遥感图像,评估每棵荔枝的开花率,以期为后续荔枝花期疏花保果、精准施肥施药提供决策依据。【方法】以遥感图像为研究对象,利用实例分割的方法分割每棵荔枝冠层后,结合园艺专家的综合判断,按开花率为0、10%～20%、50%～60%、80%及以上将开花率分为4类,使用ResNet、ResNeXt、ShuffleNetv2进行开花率分类比较,试验过程中发现ShuffleNetv2在识别准确率、参数量、训练和验证时间都有很大优势;在ShuffleNetv2上引入了空间注意力模块(Spatial attention module,SAM)后,增加了模型对位置信息的学习,在不显著增加参数量的情况下,提升荔枝冠层花期分类的精度。【结果】通过对多个主流深度神经网络的比较分析,ResNet50、ResNeXt50、ShuffleNetv2的分类精度分别达到85.96%、87.01%和86.84%,而改进后的ShuffleNetv2分类精度更高,达到88.60%;ResNet50、ResNeXt50、ShuffleNetv2和改进后的ShuffleNetv2对测试集单张冠层图像验...     

基于多卷积神经网络融合的当归病虫害识别方法

针对目前当归产业病虫害识别方法缺失、人工提取特征存在主观因素及卷积神经网络训练需要大量数据等不足,提出1种基于多卷积神经网络融合的当归病虫害识别方法。构建当归常见病虫害数据集;选择在当归病虫害数据集中表现性能最好的ResNet50、InceptionNetV3、VGG19、DenseNet201 4个网络作为模型融合的基学习器;使用XGBoost(极度梯度提升)算法作为元学习器,得到基于多卷积神经网络融合的当归病虫害识别模型。结果表明,该融合模型比单个卷积神经网络模型具有更高的识别准确率,并优于其他融合方法融合的模型,对当归病虫害识别的查准率、查全率、F₁值分别达到98.33%、97.14%、97.68%。本研究提出的基于XGBoost融合方法融合的模型实现了当归常见病虫害的精确分类,对常见病害的识别准确率达到98.33%,为当归产业提供了一种有效的病虫害识别方法。     

一种优化的Swin Transformer番茄叶片病害识别方法

为了及时准确的识别番茄叶片病害,提高番茄产量,提出了一种优化的Swin Transformer番茄病害识别方法,该模型利用Transformer的自注意力结构获得更加完备的番茄病害图像的高层视觉语义信息;结合Mixup混合增强算法,在预处理阶段对图像特征信息进行增强;并采用迁移学习在增强番茄叶片病害数据集上进行训练和优化Swin Transformer模型,以此实现精准的番茄叶片病害识别。结果表明：1)优化的Swin Transformer模型对番茄叶片病害识别准确率达到98.40%;2)在相同训练参数下,本研究模型比原Swin Transformer、VGG16、AlexNet、GoogLeNet、ResNet50、MobileNetV2、ViT和MobileViT模型准确率提高了0.70%～1.91%,且能快速收敛;3)本研究模型中加入的Mixup混合增强算法极大地提高了番茄叶片病害的识别准确率,比现有的常见方法性能更加优越,并且鲁棒性强。因此,本研究提出的新模型能够更加准确的识别番茄叶片病害。     

基于卷积神经网络的水稻氮素营养诊断

为了快速、准确诊断和识别水稻氮素胁迫程度，对水稻进行大田栽培试验。以超级水稻‘两优培九’为试验对象，设置0、210、300和390 kg·hm^-2共4个施氮水平处理，通过扫描采集幼穗分化期和齐穗期水稻顶1、顶2、顶3叶图像，在卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)ResNet34的每个残差块中加入SE block(squeeze-and-excitation block)模块，并将在图像数据集ImageNet(ImageNet large scale visual recognition challenge)上训练得到的权重参数迁移到水稻氮素营养诊断的识别模型中，ResNet34的特征提取层保持原结构，模型结尾的池化层替换为全局平均池化层，利用改进后的网络对水稻图像进行特征提取，训练得到最优的权重参数。结果表明，改进后的网络对水稻幼穗分化期的模型测试准确率达到98.13%，齐穗期的准确率达到99.46%，且模型的收敛速度更快，相比于改进前的网络准确率均提升了7%以上。以上结果表明，通过在ResNet34残差块中加入SE b...