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基于优化Faster R-CNN的棉花苗期杂草识别与定位 被引量：44
1
作者 樊湘鹏 周建平 +2 位作者 许燕 李开敬 温德圣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期26-34,共9页
为解决棉花苗期杂草种类多、分布状态复杂,且与棉花幼苗伴生的杂草识别率低、鲁棒性差等问题,以自然条件下新疆棉田棉花幼苗期的7种常见杂草为研究对象,提出了一种基于优化Faster R-CNN和数据增强的杂草识别与定位方法。采集不同生长背... 为解决棉花苗期杂草种类多、分布状态复杂,且与棉花幼苗伴生的杂草识别率低、鲁棒性差等问题,以自然条件下新疆棉田棉花幼苗期的7种常见杂草为研究对象,提出了一种基于优化Faster R-CNN和数据增强的杂草识别与定位方法。采集不同生长背景和天气条件下的杂草图像4 694幅,对目标进行标注后,再对其进行数据增强;针对Faster R-CNN模型设计合适的锚尺度,对比VGG16、VGG19、Res Net50和Res Net101这4种特征提取网络的分类效果,选定VGG16作为最优特征提取网络,训练后得到可识别不同天气条件下的棉花幼苗与多种杂草的Faster R-CNN网络模型。试验表明,该模型可对杂草与棉花幼苗伴生、杂草分布稀疏或分布紧密且目标多等情况下的杂草进行有效识别与定位,优化后的模型对单幅图像平均识别时间为0.261 s,平均识别精确率为94.21%。在相同训练样本、特征提取网络以及环境设置条件下,将本文方法与主流目标检测算法——YOLO算法和SSD算法进行对比,优化后的Faster R-CNN模型具有明显优势。将训练好的模型置于田间实际环境进行验证试验,识别过程对采集到的150幅有效图像进行了验证,平均识别精确率为88.67%,平均每幅图像耗时0.385 s,说明本文方法具有一定的适用性和可推广性。 展开更多
关键词 棉田杂草 识别与定位 优化Faster R-CNN 数据增强 特征提取网络
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基于低空无人机影像和改进Faster R-CNN的棉田杂草识别方法 被引量：3
2
作者 易佳昕 张荣华 +2 位作者 刘长征 侯彤瑜 罗宏海 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第4期520-528,共9页
为实现杂草精准防控、快速识别棉田杂草,本文基于低空无人机技术拍摄棉田苗期影像,以幼苗和杂草为研究对象,提出了一种改进Faster R-CNN的棉田杂草识别方法。改进1:特征提取网络采用融合FPN的ResNet50代替VGG16来训练模型,并对比VGG16、... 为实现杂草精准防控、快速识别棉田杂草,本文基于低空无人机技术拍摄棉田苗期影像,以幼苗和杂草为研究对象,提出了一种改进Faster R-CNN的棉田杂草识别方法。改进1:特征提取网络采用融合FPN的ResNet50代替VGG16来训练模型,并对比VGG16、ResNet50和MobileNetv2的分类效果;改进2:针对Faster R-CNN模型设计适合小目标的锚尺度,其中对应的anchor尺度为{8×8,16×16,32×32},比例为{1∶2,1∶1,2∶1};改进3:训练过程在通过特征提取阶段后,采用双线性插值操作,避免两次量化对物体识别产生的影响;改进4:添加2个Dropout层,分别在特征提取网络之后的2个全连接层上,避免模型产生过拟合现象,增加了网络的鲁棒性。研究表明:融合FPN的ResNet50训练的的平均精确率比VGG16提高了3.82%,与ResNet50和MobileNetv2相比分别高出5.05%和18.38%,说明Faster R-CNN使用融合FPN的ResNet50具有最佳的性能,改进的Faster R-CNN模型对单张图像平均识别时间为0.289 s,平均精确率为89.19%;与YOLOv5s检测算法相比,改进的方法平均精确率提高了4.93%,表明本文方法在平均检测精度和平均识别时间占据一定的优势,具有更强的拟合性能。本文方法为精准除草提供一定的可行性和推广性,为实现田间杂草防控奠定理论基础。 展开更多
关键词 无人机遥感 深度学习 Faster R-CNN 棉田杂草 识别与定位
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