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基于非对称混洗卷积神经网络的苹果叶部病害分割 被引量:16
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作者 何自芬 黄俊璇 +1 位作者 刘强 张印辉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期221-230,共10页
针对苹果叶部病害由于数据集类间样本不均衡和拍摄角度、光照变化等实际成像与环境因素造成的精度低和泛化能力差的问题,本文提出了一种新型的非对称混洗卷积神经网络ASNet。首先,通过在ResNeXt骨干网络中添加改进的scSE注意力机制模块... 针对苹果叶部病害由于数据集类间样本不均衡和拍摄角度、光照变化等实际成像与环境因素造成的精度低和泛化能力差的问题,本文提出了一种新型的非对称混洗卷积神经网络ASNet。首先,通过在ResNeXt骨干网络中添加改进的scSE注意力机制模块增强网络提取的特征;其次,针对多数叶片病害特征分布相对分散的问题,使用非对称混洗卷积模块代替原始的残差模块来扩大卷积核的感受野和增强特征提取能力,从而提升模型的分割精度和泛化能力;最后,在非对称混洗卷积模块中使用通道压缩和通道混洗的方式弥补了分组卷积造成的通道间关联性不足的缺陷,降低了由于叶部病害类间不均衡导致的传统网络模型精度偏低的问题。在COCO数据集评价指标下,实验结果表明,相比于骨干网络为ResNeXt-50的原始Mask R-CNN模型,本文模型的平均分割精度达到96.8%,提升了5.2个百分点,模型权重文件减小为321 MB,减小了170 MB。对实地采集和AI Challanger农作物病害分割挑战赛的240幅苹果叶片图像进行测试,结果表明,本文模型ASNet对苹果黑腐病、锈病与黑星病3种病害和健康叶片的平均分割精度达到94.7%。 展开更多
关键词 苹果叶部 病害分割 ASNet模型 非对称混洗卷积 通道压缩 注意力机制
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基于改进U-Net网络的苹果叶部病害语义分割方法 被引量:2
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作者 王英允 龙燕 +1 位作者 杨智优 黄铝文 《浙江农业学报》 CSCD 北大核心 2023年第11期2731-2741,共11页
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R... 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。 展开更多
关键词 病害分割 注意力机制 条件随机场 深度语义分割
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基于深度学习的钢桥病害分割与量化 被引量:4
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作者 朱劲松 李欢 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期516-522,共7页
为解决传统钢桥表面病害难以量化的难题,提出了一种基于深度学习的钢桥病害分割与量化方法.该方法以SOLOv2实例分割网络为基础,将其原ResNet骨干网络替换为VoVNet57网络进行检测与分割.依据分割的病害掩码,增添检测框,计算病害像素值,... 为解决传统钢桥表面病害难以量化的难题,提出了一种基于深度学习的钢桥病害分割与量化方法.该方法以SOLOv2实例分割网络为基础,将其原ResNet骨干网络替换为VoVNet57网络进行检测与分割.依据分割的病害掩码,增添检测框,计算病害像素值,并转化为实际面积,完成量化.采集涂层劣化、腐蚀、焊缝开裂等钢桥病害图像共计314幅,数据增强后,得到3241幅病害图像,按4∶1划分训练集和测试集,用Labelme软件进行人工标注.经20000次训练后,得到63.45%的平均精度(mAP),而TensorMask、BlendMask、未改进SOLOv2的训练mAP值分别为55.89%、56.67%、58.25%.同时,将网络输出的病害尺寸量化值和病害尺寸实际值进行对比得到,涂层劣化和腐蚀病害面积相对误差集中在10%以内,焊缝开裂长度相对误差集中在8%以内.所提出的方法可实现钢桥多病害快速、精确的分割与量化,为钢桥智能检测评估提供了技术支撑. 展开更多
关键词 钢桥 病害分割 病害量化 实例分割 深度学习
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农村路面多类型病害检测方法研究 被引量:2
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作者 朱洪波 张在岩 +2 位作者 秦育罗 宋伟东 张晋赫 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2022年第9期170-180,共11页
针对实际采集场景下路面影像中病害受背景纹理噪声影响程度大、病害边缘模糊导致分割不准确的问题,该文提出了一种基于Res_UNet和全连接条件随机场的路面病害像素级精准检测方法:(1)对路面影像进行灰度化、中值滤波和自适应直方图均衡... 针对实际采集场景下路面影像中病害受背景纹理噪声影响程度大、病害边缘模糊导致分割不准确的问题,该文提出了一种基于Res_UNet和全连接条件随机场的路面病害像素级精准检测方法:(1)对路面影像进行灰度化、中值滤波和自适应直方图均衡化等预处理;(2)根据辽宁省多年份实测路面影像制作大规模、多场景、像素级路面病害数据集,然后融合注意力机制及Dense Crf优化Res_UNet网络结构完成模型训练;并引入损失函数dice loss增强了该方法对细小病害提取的能力;(3)将深度卷积神经网络分割后的路面病害特征图导入全连接条件随机场,对预测的路面病害结果进行轮廓优化,其检测结果为获取路面裂缝宽度,进而评估路面病害等级奠定了基础。该文选用2000张辽宁省农村公路实测路面影像,并以人工判读作为标准,分别从准确率、召回率和精确率3个方面验证本文方法、分水岭算法和Res_UNet模型在实际工作环境下的农村公路路面病害分割性能。结果表明,方法的准确率为91.3%,召回率为87.8%,精确率为87.5%,路面病害轮廓提取更加精细,能够适应于复杂路面条件下病害高鲁棒分割。 展开更多
关键词 路面影像 病害分割 深度学习 全连接条件随机场 Res_Unet
原文传递
基于图像识别的谷子病害研究
5
作者 李艺嘉 朱洋 +1 位作者 刘鹏 张亮 《粮食科技与经济》 2019年第3期94-96,共3页
本文选取谷子常见的谷瘟病、锈病作为研究对象,以Matlb为研究平台,通过多种分割方法对比,选取最好的分割效果图。提取其颜色、形态、纹理特征,可以有效实现对谷子谷瘟病、锈病的区分。
关键词 谷子病害 特征提取 病害分割 支持向量机
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面向人工检测图像的混凝土梁桥病害识别方法研究
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作者 杨杰 董逸轩 +2 位作者 谭福颖 王宇轩 游铧伶 《中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术》 2024年第8期0013-0017,共5页
桥梁是高速路网上的重要节点,随着其服役环境的恶化和服役时间的增长,桥梁管养的任务愈加艰巨。目前在桥梁检测领域,管养部门传统桥梁病害检测主要依据检测人员目测判别,且以定性识别为主,但这种方式存在查不全、测不准、效率低、机动... 桥梁是高速路网上的重要节点,随着其服役环境的恶化和服役时间的增长,桥梁管养的任务愈加艰巨。目前在桥梁检测领域,管养部门传统桥梁病害检测主要依据检测人员目测判别,且以定性识别为主,但这种方式存在查不全、测不准、效率低、机动性差、可靠性不足、危险系数高等问题。尤其是在需要应对特殊结构桥梁或大跨高墩桥梁的情况下,传统的检测方式已经无法满足要求。因此,在人工检测装置的基础上,本文提出采用基于deeplabv3+语义分割模型提取病害的方法。针对识别准确率问题,开发基于深度迁移学习的病害分割与识别的模型算法,实现病害的同步分割与识别,准确率≥90%。 展开更多
关键词 桥梁梁底病害识别方法 病害分割算法 深度学习
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基于多感受野与多尺度融合的草莓病害分割算法
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作者 亢洁 刘佳 +3 位作者 刘文波 夏宇 李亦轩 王佳乐 《江苏农业科学》 北大核心 2024年第4期206-215,共10页
针对草莓病害在区域分割时存在背景复杂、目标较小导致难以被有效分割等问题,提出一种基于多感受野与多尺度融合的草莓病害分割算法。首先搭建了U-Net基础模型,使用结合注意力机制与残差网络的主干特征提取网络(CBAM-ResNet50)替代U-Ne... 针对草莓病害在区域分割时存在背景复杂、目标较小导致难以被有效分割等问题,提出一种基于多感受野与多尺度融合的草莓病害分割算法。首先搭建了U-Net基础模型,使用结合注意力机制与残差网络的主干特征提取网络(CBAM-ResNet50)替代U-Net中的主干特征提取网络VGG16,一方面来加强目标区域的表征能力,抑制背景区域,以此实现复杂背景下的病害区域分割问题;另一方面通过残差减少梯度消失,提升模型的收敛速度;接着在特征融合层,设计基于3D无参注意力机制(SimAM)的多尺度自适应特征融合模块,通过邻近特征信息弥补当前层特征的信息丢失,以此提升小目标的检测能力;最后在网络底层设计基于膨胀卷积的多感受野模块,通过不同膨胀率的膨胀卷积来增加特征的全局感受野以实现整体分割区域的感知。结果表明,本研究提出的方法mPA达90.30%,相比于标准U-Net模型提高了7.13百分点,本研究提出的方法能更好地对复杂背景下及小目标病害进行精准分割。 展开更多
关键词 草莓病害分割算法 U-Net 注意力机制 多尺度融合 多感受野
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改进DeepLabV3+的农作物病害分割方法 被引量:1
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作者 余文杰 《电脑与信息技术》 2023年第4期31-33,共3页
针对于传统农作物病害识别存在的效率低、难度大等问题,提出了一种改进DeepLabV3+网络的农作物病害分割方法。主干特征提取网络使用轻量级的MobileNetV3,在空洞空间金字塔池化(ASPP)中使用深度可分卷积替代普通卷积,减少模型计算量;引... 针对于传统农作物病害识别存在的效率低、难度大等问题,提出了一种改进DeepLabV3+网络的农作物病害分割方法。主干特征提取网络使用轻量级的MobileNetV3,在空洞空间金字塔池化(ASPP)中使用深度可分卷积替代普通卷积,减少模型计算量;引入SE通道注意力和ECA有效通道注意力,挖掘有效的通道信息来提高分割精度。以某地区的苹果叶片病害图像作为研究对象。实验结果表明,改进的DeepLabV3+算法平均交并比可达到82.7%,而且模型参数量只有4.98MB,具有较好的性能。 展开更多
关键词 语义分割 农作物病害分割 DeepLabV3+ 深度可分卷积 有效通道注意力
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基于深度学习的玉米叶部病害分割 被引量:2
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作者 王雪 王晓援 +1 位作者 刘洋 郭鑫鑫 《黑龙江科学》 2020年第20期10-13,共4页
针对深度网络模型在向下编码提取高层语义特征过程中丢失了部分空间上下文信息而影响后续分割精度的问题,本研究提出一种基于深度学习的CornDisNet网络分割模型。该网络在编码底层,从多个尺度提取图像语义特征,为后续解码捕获更多空间... 针对深度网络模型在向下编码提取高层语义特征过程中丢失了部分空间上下文信息而影响后续分割精度的问题,本研究提出一种基于深度学习的CornDisNet网络分割模型。该网络在编码底层,从多个尺度提取图像语义特征,为后续解码捕获更多空间上下文信息,实现了玉米叶部病害区域的精准分割。该网络结构主要包括编码模块、多尺度特征提取模块和解码模块。编码和解码模块采用U-Net网络中的编码和解码模块,多尺度特征提取模块通过使用Atrous卷积,从不同尺度提取特征,以保留更多空间上下文信息。该方法与U-Net网络在准确率Acc、召回率Rec和精确率Prec三个评价指标上进行了比较。实验结果表明,本研究提出的方法在玉米叶部病害分割中取得了更好的分割效果。 展开更多
关键词 深度学习 CornDisNet 多尺度特征 玉米叶部病害分割
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基于WT-Otsu算法的植物病害叶片图像分割方法 被引量:13
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作者 张会敏 谢泽奇 +1 位作者 张善文 张云龙 《江苏农业科学》 北大核心 2017年第18期194-196,共3页
植物病害叶片图像分割是植物病害识别和植物分类的基础。为了解决作物病斑叶片的分割效率和实时性,在小波变换(wavelet transform)和Otsu法的基础上,提出一种基于WT-Otsu算法的植物病害叶片图像分割方法。首先,利用二维小波变换提取作... 植物病害叶片图像分割是植物病害识别和植物分类的基础。为了解决作物病斑叶片的分割效率和实时性,在小波变换(wavelet transform)和Otsu法的基础上,提出一种基于WT-Otsu算法的植物病害叶片图像分割方法。首先,利用二维小波变换提取作物病斑图像的边缘点;其次,利用Otsu法在这些边缘点搜索最佳分割阈值;最后,利用该阈值分割图像。利用该方法在真实辣椒病害叶片图像上进行了分割试验,结果表明,该方法对病害叶片图像分割有效可行。 展开更多
关键词 病害叶片图像分割 OTSU法 小波变换(WT) 最佳分割阈值
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基于显著区域和PHOG的黄瓜病害识别方法研究 被引量:3
11
作者 张云龙 张会敏 +2 位作者 谢泽奇 张晴晴 齐国红 《江苏农业科学》 2018年第22期246-250,共5页
快速准确地识别黄瓜病害类型是黄瓜病害防治的前提,针对现有基于病害叶片图像的黄瓜病害识别方法中的病斑分割和特征提取难题,提出一种基于显著区域和方向梯度直方图的黄瓜病害叶片图像分割与识别方法。首先,利用叶片图像的亮度和颜色... 快速准确地识别黄瓜病害类型是黄瓜病害防治的前提,针对现有基于病害叶片图像的黄瓜病害识别方法中的病斑分割和特征提取难题,提出一种基于显著区域和方向梯度直方图的黄瓜病害叶片图像分割与识别方法。首先,利用叶片图像的亮度和颜色低阶特征,结合多尺度分析确定原始采用病害叶片图像的显著图;其次,利用K-均值算法分割显著图,得到病斑图像;再提取病斑图像的方向梯度直方图特征;最后利用支持向量机(support vector machine,简称SVM)进行病害识别。在4种常见黄瓜病害叶片图像数据库上进行测试,平均正确识别率大于90%。结果表明,该方法能够准确分割和识别复杂背景下的黄瓜病害叶片图像,为田间开放环境下实现黄瓜病害的快速自动识别提供了依据。 展开更多
关键词 黄瓜病害叶片图像分割 黄瓜病害识别 显著性 K-均值算法 方向梯度直方图
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基于边缘检测的作物病害检测方法 被引量:1
12
作者 任锦芬 尚炳万 +1 位作者 安琪 聂文都 《科学技术创新》 2019年第33期15-17,共3页
准确分割植物叶片病斑图像是作物病害检测和诊断的前提。在边缘检测算法的基础上,提出了一种作物病害检测方法。该方法能够更好的兼顾作物病害叶片图像的全局和局部特征。与传统的分割算法相比,该方法的分割速度较快,分割效果好,而且能... 准确分割植物叶片病斑图像是作物病害检测和诊断的前提。在边缘检测算法的基础上,提出了一种作物病害检测方法。该方法能够更好的兼顾作物病害叶片图像的全局和局部特征。与传统的分割算法相比,该方法的分割速度较快,分割效果好,而且能够适应大田复杂环境的病害叶片图像检测。采用该方法对多幅作物病害叶片进行图像分割,实验结果表明:该方法能够较好地将病斑部分分割出来,分割结果不受叶片纹理的干扰,平均分割正确率能够达到90%以上,具有一定的有效性和实用价值。 展开更多
关键词 病害叶片图像分割 作物病害检测 病害叶片 边缘检测
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基于分层卷积神经网络的冬枣果实病害识别方法 被引量:1
13
作者 师韵 安琪 张善文 《东北农业科学》 2021年第4期128-134,共7页
冬枣皮薄肉脆,富含维生素C和矿物质,深受消费者喜爱。但冬枣病害种类繁多,采用传统人工检查的方式成本高、效率低,严重制约了冬枣的产业化发展。使用传统计算机视觉的冬枣病害识别方法其准确度在很大程度上取决于人为选择的特征是否合理... 冬枣皮薄肉脆,富含维生素C和矿物质,深受消费者喜爱。但冬枣病害种类繁多,采用传统人工检查的方式成本高、效率低,严重制约了冬枣的产业化发展。使用传统计算机视觉的冬枣病害识别方法其准确度在很大程度上取决于人为选择的特征是否合理,具有较大的不稳定性。为了解决该问题提出一种基于分层卷积神经网络(HCNN)的冬枣果实病害识别方法。HCNN包括三个结构相同的CNN(卷积神经网络)和一个支持向量机(SVM)分类器。在进行识别的过程中,首先将原始冬枣果实病害图像的RGB、HIS和Lab三种图像分别输入HCNN的三个CNN;然后在分类层将三个CNN得到的特征图整合为一个特征向量;最后通过SVM分类器对病害图像进行分类。该方法能够自动地从冬枣果实病害图像中提取到有效的特征,不需要人工设定特征提取方法。在果实病害图像数据集上进行一系列实验,平均识别准确率达90%以上。实验结果表明,该方法充分利用图像不同颜色的特征,能够实现精确、稳定和高效的冬枣果实病害类型识别,为冬枣果实病害防治系统的发展提供参考。 展开更多
关键词 冬枣果实病害识别 病害图像分割 卷积神经网络(CNN) 分层CNN(HCNN)
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基于自适应中心对称局部二值模式的作物病害识别方法 被引量:1
14
作者 王献锋 张善文 孔韦韦 《广东农业科学》 CAS 2016年第9期140-145,共6页
基于局部二值模式(LBP)算子在模式识别中直方图维数高、判别能力差、具有冗余信息等缺点,针对作物病害叶片图像的特点,提出一种自适应中心对称局部二值模式(Adaptive Center-Symmetric Local Binary Patterns,ACSLBP)算法,并应用于作物... 基于局部二值模式(LBP)算子在模式识别中直方图维数高、判别能力差、具有冗余信息等缺点,针对作物病害叶片图像的特点,提出一种自适应中心对称局部二值模式(Adaptive Center-Symmetric Local Binary Patterns,ACSLBP)算法,并应用于作物病害识别。该算法能够得到光照和旋转不变性的纹理特征,利用模糊C均值聚类算法对病害叶片图像进行分割,再将分割后的病斑图像进行分块,然后采用自适应阈值提取每个子块的ACSLBP纹理直方图,结合作物病害叶片图像的颜色特征,利用最近邻分类器识别作物病害。在黄瓜4种常见病害叶片图像数据库上进行试验,平均识别率高达95%以上,表明该方法是有效可行的。 展开更多
关键词 自适应对称局部二值模式 病害叶片图像分割 作物病害识别 最近邻分类器
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基于颜色均值显著点聚类的作物病害叶片图像分割方法 被引量:1
15
作者 张善文 张晴晴 齐国红 《安徽农业科学》 CAS 2019年第10期228-230,共3页
作物病害叶片图像分割是病害类型识别方法的一个重要步骤,其分割效果直接影响后续的识别结果。病害叶片图像的复杂多样性使得很多现有的图像分割方法不能有效应用于作物病害叶片图像分割中。针对复杂的自然病害叶片图像分割难题,提出一... 作物病害叶片图像分割是病害类型识别方法的一个重要步骤,其分割效果直接影响后续的识别结果。病害叶片图像的复杂多样性使得很多现有的图像分割方法不能有效应用于作物病害叶片图像分割中。针对复杂的自然病害叶片图像分割难题,提出一种基于颜色均值显著点聚类的作物病害叶片图像分割方法。该方法建立在HIS颜色空间,首先构造基于像素点HIS模型的带权无向图,然后计算病害叶片图像像素点的邻域的颜色均值,再计算该点前后两个邻域的颜色均值差作为该点的颜色跳跃度,当跳跃度大于设置的一个阈值时,该像素点为病斑点。结果表明,该算法具有较高的分割精确度和较好的抗噪声性能。 展开更多
关键词 病害叶片图像分割 显著点 颜色均值显著点聚类 颜色跳跃度
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局部线性与卷积网络融合的病害图像分割算法
16
作者 李长明 张勇 刘志勇 《计算机仿真》 北大核心 2020年第7期418-421,431,共5页
由于植株病害图像样本少,且具有严重的空间非线性特征,现有分割方法难以对其建立准确的训练库,导致对于植株病害图像的分割识别性能不佳。为此提出并设计了局部线性与卷积网络融合的病害图像分割算法。为了实现植株病害图像的精准分割,... 由于植株病害图像样本少,且具有严重的空间非线性特征,现有分割方法难以对其建立准确的训练库,导致对于植株病害图像的分割识别性能不佳。为此提出并设计了局部线性与卷积网络融合的病害图像分割算法。为了实现植株病害图像的精准分割,上述算法将分割处理过程转换成多输出回归问题。采取局部线性处理,提取得到植株病害图像的特征空间和距离场空间,对其进行粗糙分割;利用卷积神经网络对粗糙结果采取非线性计算,根据多层卷积网络和误差损失,搜索出图像的代表性特征;并设计了共享字典,在迭代过程中对距离场图像块进行更新,消除字典中奇异点的同时,反复线性映射修复之前环节的处理偏差。通过在多类别病害图像集中建立仿真,验证了局部线性与卷积网络融合算法能够显著提升多病害图像分割的准确性,并且具有更好的噪声鲁棒性。 展开更多
关键词 局部线性处理 卷积神经网络 共享字典 误差损失函数 病害图像分割
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