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基于MA-ConvNext网络和分步关系知识蒸馏的苹果叶片病害识别
1
作者 刘欢 李云红 +4 位作者 张蕾涛 郭越 苏雪平 朱耀麟 侯乐乐 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1757-1767,1780,共12页
针对复杂环境下苹果叶片病害图像背景杂乱、病斑大小不一,以及现有模型参数多、计算量大的问题,提出基于注意力和多尺度特征融合的苹果叶片病害识别网络(MA-ConvNext).通过引入多尺度空间通道重组块(MSCB)和融合三分支注意力机制的特征... 针对复杂环境下苹果叶片病害图像背景杂乱、病斑大小不一,以及现有模型参数多、计算量大的问题,提出基于注意力和多尺度特征融合的苹果叶片病害识别网络(MA-ConvNext).通过引入多尺度空间通道重组块(MSCB)和融合三分支注意力机制的特征提取模块(TAFB),有效提取苹果叶片病害图像不同尺度的特征,增强模型对叶片病斑的关注.采用分步关系知识蒸馏方法,将“教师”网络(MA-ConvNext)和“中间”网络(DenseNet121)融合,指导“学生”网络(EfficientNet-B0)训练,实现模型轻量化.实验结果表明,MA-ConvNext网络识别准确率为99.38%,较ResNet50、MobileNet-V3和EfficientNet-V2网络分别提高了3.98个百分点、7.55个百分点和4.27个百分点.经过分步关系知识蒸馏后,识别准确率较蒸馏前提高了1.76个百分点,并且具有更小的网络规模和参数量,分别为1.56×10^(7)、5.29×10^(6).所提方法能为后续精准农业的病虫害检测提供新思路和技术支持. 展开更多
关键词 苹果叶片病害识别 注意力 多尺度特征融合 分步关系 知识蒸馏
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一种基于改进ResNet18神经网络的苹果叶片病害识别方法
2
作者 陈诗瑶 孔淳 +2 位作者 冯峰 孙博 王志军 《山东农业科学》 北大核心 2024年第10期174-180,共7页
为有效提升苹果叶片病害识别的精度和效率,实现病害的及时防治进而提高苹果产量,本研究提出一种基于改进ResNet18神经网络的苹果叶片病害识别方法,可在提升模型识别性能的同时减少参数量和模型尺寸。首先,改进ResNet模型的残差结构,以... 为有效提升苹果叶片病害识别的精度和效率,实现病害的及时防治进而提高苹果产量,本研究提出一种基于改进ResNet18神经网络的苹果叶片病害识别方法,可在提升模型识别性能的同时减少参数量和模型尺寸。首先,改进ResNet模型的残差结构,以减少参数量,实现模型轻量化;其次,引入坐标注意力(CA)机制并进行迁移学习,进一步提升模型的泛化性能。将改进ResNet18模型与原始ResNet18神经网络进行对比实验,结果发现,改进模型的准确率提升了1.53个百分点,但模型参数量减少为原始模型的50.84%。表明本研究提出的改进ResNet18模型可有效识别苹果叶片病害,且方便移动端搭载。 展开更多
关键词 苹果叶片病害识别 卷积神经网络 ResNet18模型 残差结构 坐标注意力机制 迁移学习
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基于改进轻量级卷积神经网络MobileNetV3的番茄叶片病害识别
3
作者 姜柘宇 《农业灾害研究》 2024年第7期16-18,共3页
番茄叶发生较为普遍,现有的检测手段存在检测效率和准确性不高的问题。因此,利用深度学习技术对番茄叶进行诊断意义重大。近年来,以卷积神经网络(CNN)为代表的作物病害诊断方法凭借较强的特征抽取能力,已成为作物病害诊断的一种重要手... 番茄叶发生较为普遍,现有的检测手段存在检测效率和准确性不高的问题。因此,利用深度学习技术对番茄叶进行诊断意义重大。近年来,以卷积神经网络(CNN)为代表的作物病害诊断方法凭借较强的特征抽取能力,已成为作物病害诊断的一种重要手段。为了解决传统卷积神经网络模型规模大、训练时间长的问题,拟基于MobileNetV3网络模型,通过模型压缩、模型结构和损耗函数的改进,以及训练参数的优化,实现基于MobileNetV3的网络模型。试验证明,在测试用例上,提出的方法能有效地提高识别率,减少运算量。同时,该方法能够提高系统的识别率。 展开更多
关键词 番茄叶片病害识别 卷积神经网络 迁移学习 MobileNetV3
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基于AT-DenseNet网络的番茄叶片病害识别方法 被引量：1
4
作者 李云红 张蕾涛 +2 位作者 谢蓉蓉 朱景坤 刘杏瑞 《江苏农业科学》 北大核心 2023年第21期209-217,共9页
针对番茄叶片病害识别方法存在丢失特征信息、易产生过拟合现象和各类样本数据不均匀的问题,提出了基于混合注意力机制的DenseNet的番病叶片病害识别模型AT-DenseNet。该网络模型以DenseNet121为基础,首先,在DenseNet中融入混合注意力... 针对番茄叶片病害识别方法存在丢失特征信息、易产生过拟合现象和各类样本数据不均匀的问题,提出了基于混合注意力机制的DenseNet的番病叶片病害识别模型AT-DenseNet。该网络模型以DenseNet121为基础,首先,在DenseNet中融入混合注意力机制模块,实现特征复用,并对混合特征赋予不同权重,提高特征提取能力;在分类网络前设计过渡层,匹配特征维度;其次,引入Focal Loss损失函数,专注难分类样本,改善类间样本不均匀问题;然后,采用迁移学习方法,导入预训练权重,重构全连接层,增强模型鲁棒性;最后,在数据增强的辅助作用下,用Plant Village数据集中的6种番茄叶片病害图像进行测试,试验结果表明,本研究提出的AT-DenseNet网络模型在测试集上的准确率可达99.49%,并通过设置消融试验、绘制混淆矩阵等,验证了病害识别模型的有效性,可为番茄叶片的病害识别提供参考。 展开更多
关键词 DenseNet 注意力机制 迁移学习 Focal Loss损失函数 叶片病害识别
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基于多尺度特征度量元学习的玉米叶片病害识别模型研究 被引量：4
5
作者 惠巧娟 孙婕 《江苏农业科学》 北大核心 2023年第9期199-206,共8页
传统基于深度学习的玉米叶片病害检测模型检测精度不高、模型参数量大,基于此,提出一种融合多尺度、无参数度量学习的玉米叶片病害识别算法模型。首先,利用Vgg-16、Swin Transformer网络,将玉米叶片病害图片映射到全局和局部特征空间;然... 传统基于深度学习的玉米叶片病害检测模型检测精度不高、模型参数量大,基于此,提出一种融合多尺度、无参数度量学习的玉米叶片病害识别算法模型。首先,利用Vgg-16、Swin Transformer网络,将玉米叶片病害图片映射到全局和局部特征空间;然后,利用多尺度特征融合网络,实现全局和局部特征的深度融合,强化特征的分类能力;最后,利用无参数元学习网络,实现待测玉米叶片病害图片与特征集之间的度量,根据度量结果,实现玉米叶片病害的快速定位与识别。在开源Plant Village数据集、自建玉米叶片病害数据集上进行了测试,所提出模型的识别准确率分别为97.45%、96.39%,同时保持了较低的识别时间开销;相比其他经典玉米叶片病害识别模型,具有更强的鲁棒性和泛化性能。 展开更多
关键词 玉米叶片病害识别 多尺度特征 度量元学习 全局和局部特征 Swin Transformer
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融合通道信息注意力网络的叶片病害识别 被引量：5
6
作者 侯金秀 李然 +1 位作者 邓红霞 李海芳 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第23期124-129,共6页
针对植物叶片病害存在的种类驳杂以及如何提取有效特征的问题,提出一种融合通道信息注意力网络模型对多种植物叶片病害进行识别。构建残差结构为主的基础网络用于特征提取,再将特征通过注意力网络融合多个通道信息对病害特征进行重标定... 针对植物叶片病害存在的种类驳杂以及如何提取有效特征的问题,提出一种融合通道信息注意力网络模型对多种植物叶片病害进行识别。构建残差结构为主的基础网络用于特征提取,再将特征通过注意力网络融合多个通道信息对病害特征进行重标定;在交叉熵函数中添加约束信息以加快模型收敛速度;在4种不同植物16类病害的数据集上对该模型进行实验,结果表明,基础网络模型识别准确率为83.13%,而融合通道信息网络后准确率提高4.64个百分点;融合后的模型与其他模型相比在识别准确率方面提高9.72个百分点且模型复杂度约为对比实验中最优模型复杂度的1/2。 展开更多
关键词 叶片病害识别 通道信息注意力网络 模型融合 卷积神经网络
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基于分层特征交叉注意力的小样本马铃薯病害叶片识别
7
作者 李坤 刘婧 齐赫 《江苏农业科学》 北大核心 2024年第10期210-216,共7页
为了及时、准确地识别马铃薯叶片病害,有效预防马铃薯早期病变并提高马铃薯的产量和质量,针对传统马铃薯病害叶片识别方法过度依赖标注样本和特征利用不充分的问题,提出一种基于分层特征交叉注意力的小样本马铃薯病害叶片识别方法。首先... 为了及时、准确地识别马铃薯叶片病害,有效预防马铃薯早期病变并提高马铃薯的产量和质量,针对传统马铃薯病害叶片识别方法过度依赖标注样本和特征利用不充分的问题,提出一种基于分层特征交叉注意力的小样本马铃薯病害叶片识别方法。首先,利用VGG-16网络的不同编码块,将支持分支和查询分支的马铃薯叶片映射到深度特征空间,并按照不同块的输出构造分层特征集;其次,设计一种交叉注意力网络,实现双分支网络分层特征之间的信息交互,强化特征的表达;最后,利用掩码平均池化获得交互特征的全局信息,并借助无参数的度量学习指导未知马铃薯病害叶片类型的识别。通过在AI Challenger 2018开源数据集、自建小样本马铃薯数据集上进行测试,所提出模型分别可以实现0.973、0.951的识别精度,优于当前主流的马铃薯病害叶片识别模型,具有较好的实际应用价值。 展开更多
关键词 马铃薯病害叶片识别 小样本学习 分层特征 交叉注意力网络
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基于改进轻量化网络MobileViT的苹果叶片病虫害识别方法
8
作者 梁倩倩 陈勇 崔艳荣 《江苏农业科学》 北大核心 2024年第14期222-229,共8页
针对苹果叶片病害识别准确率低以及现有模型难以适应真实复杂场景等问题,提出一种改进的轻量化网络——MobileViT_filter_FCN,以提高对苹果叶片病害的识别准确率,并使得模型可以适应户外的复杂光照及遮挡环境。首先收集5类常见苹果叶片... 针对苹果叶片病害识别准确率低以及现有模型难以适应真实复杂场景等问题,提出一种改进的轻量化网络——MobileViT_filter_FCN,以提高对苹果叶片病害的识别准确率,并使得模型可以适应户外的复杂光照及遮挡环境。首先收集5类常见苹果叶片病害(如落叶病、褐斑病等)的图像样本,并利用多种数据增强技术对样本数据进行预处理(如水平翻转、垂直翻转等),以增加样本数据的多样性并提高模型的泛化能力;接着利用傅里叶变换技术设计一个可学习的滤波器层Filter layer,替换原始MobileViT模型中的多头注意力结构,以降低图片中的噪声影响并提高模型性能;最后,在修改后的MobileViT模型基础上,利用深度卷积层和残差结构设计一种FCN结构,结合该结构增强模型对病害图像的特征学习能力,进一步提高模型性能。试验结果表明,改进后的MobileViT_filter模型对苹果叶片病害的平均识别准确率达到97.73%,较原模型提高0.95百分点;在该基础上加入FCN结构后,平均识别准确率达到98.03%,较原模型提高1.25百分点,同时参数量减少2.6 M。 展开更多
关键词 多头注意力机制 图像分类 轻量化网络 苹果叶片病害识别 Filter Layer
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面向神经网络结构搜索的植物叶片病害增强识别方法
9
作者 代国威 田志民 +1 位作者 樊景超 王朝雨 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期153-161,193,共10页
针对植物病害识别模型结构复杂且依赖于人为设计网络结构等问题,通过神经网络结构搜索(NAS),提出一种基于队列分块的神经网络结构搜索方法(NNSS),可实现超轻量级高精度植物叶片图像识别模型的自动构建。首先将12种在经济和环境下有益的... 针对植物病害识别模型结构复杂且依赖于人为设计网络结构等问题,通过神经网络结构搜索(NAS),提出一种基于队列分块的神经网络结构搜索方法(NNSS),可实现超轻量级高精度植物叶片图像识别模型的自动构建。首先将12种在经济和环境下有益的植物共计22类植物叶片图像作为训练样本,利用模糊c均值聚类(FCM)算法分割植物叶片的感染点,以获得叶片受关注的区域信息;通过图像像素的灰度空间相关性,采用快速灰度共生矩阵(FGLCM)算法提取6类受关注区域的纹理特征信息,获得的特征向量运用主成分变换选择重要特征;提出队列分块的局部搜索空间构造方法,将特征信息通过自动构建的模型进行分类。结果表明,NNSS方法取得了98.33%的准确率,特异性和灵敏性表现最优。相比于AlexNet、GoogLeNet、InceptionV3和VGGNet-16模型,改进VGG-INCEP16模型的性能得到进一步提升,但仍低于NNSS方法,这是由于该方法能结合数据集搜索合适的网络结构,对比次优VGG-INCEP16模型准确率至少提高了2.1%。研究结果显示,NNSS方法能够实现准确识别植物病害,对于神经网络模型结构自动搜索的未来具有较高的实际应用价值。 展开更多
关键词 图像处理 神经网络结构搜索 模糊C均值聚类 快速灰度共生矩阵 叶片病害识别
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半监督模糊聚类及其应用 被引量：3
10
作者 杨昔阳 李志伟 《福建师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期11-16,共6页
提出了一种拓展的半监督模糊聚类模型,给出求解这个模型的迭代公式.这种半监督聚类能够合理、有效地利用部分已标识样本的类别信息对未标识样本产生影响,从而提高半聚类算法的聚类效果.其隶属度和聚类中心的迭代公式具有和FCM算法一样... 提出了一种拓展的半监督模糊聚类模型,给出求解这个模型的迭代公式.这种半监督聚类能够合理、有效地利用部分已标识样本的类别信息对未标识样本产生影响,从而提高半聚类算法的聚类效果.其隶属度和聚类中心的迭代公式具有和FCM算法一样简洁的表示.在黄瓜数据集上的聚类分析表明,新提出的半监督聚类优于未改进的两种半监督算法、FCM算法和线性判别方法. 展开更多
关键词 半监督算法 模糊聚类 叶片病害识别
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