23、基于卷积神经网络与迁移学习的油茶病害图像识别

tech2026-03-04  1

基于卷积神经网络与迁移学习的油茶病害图像识别

1、发现问题

传统的植物病害图像识别准确率严重依赖于耗时费力的人工特征设计

2、文章整体思路

用深度卷积神经网络强大的特征学习和特征表达能力来自动学习油茶病害特征,并借助迁移学习方法将AlexNet模型在ImageNet图像数据集上学习得到的知识迁移到油茶病害识别任务。对油茶叶片图像进行阈值分割、旋转对齐、尺度缩放等预处理后,按照病害特征由人工分为藻斑病、软腐病、煤污病、黄化病和健康叶5个类别。每个类别各选取750幅图像组成样本集,从样本集中随机选择80%的样本用作训练集,剩余20%用作测试集。利用随机裁剪、旋转变换和透视变换对训练集进行数据扩充,以模拟图像采集的不同视角和减少网络模型的过拟合。在TensorFlow深度学习框架下,基于数据扩充前后的样本集,对AlexNet进行全新学习和迁移学习。

3、实验效果

***迁移学习能够明显提高模型的收敛速度和分类性能;*****数据扩充有助于增加数据的多样性,避免出现过拟合现象;**在迁移学习和数据扩充方式下的分类准确率高达96.53%,对藻斑病、软腐病、煤污病、黄化病、健康叶5类病害的F1得分分别达到94.28%、94.67%、97.31%、98.34%和98.03%。该方法具有较高的识别准确率,对平移、旋转具有较强的鲁棒性,可为植物叶片病害智能诊断提供参考。

4、传统的研究方法

为了提高病害识别的准确率与效率,研究人员尝试利用图像处理、机器学习等方法自动识别水稻、玉米、小麦、棉花、番茄、黄瓜、甘蔗等作物病害。利用图像处理技术获取目标的颜色、形状、纹理等特征后,再利用人工神经网络、支持向量机

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