【论文精选】WeedVision:深度学习架构-无人机图像杂草检测与分割

文摘   2024-08-19 01:01   美国  


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标题:

WeedVision: A single-stage deep learning architecture to perform weed detection and segmentation using drone-acquired images

第一作者:Nitin Rai

美国北达科塔州立大学

通讯作者:Xin Sun

美国北达科塔州立大学

 

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要素关注


①. 开源数据集:使用多种增强技术导出的五类数据集
②. 实现杂草检测和分割的单阶段模型
③. 采用 ONNX 格式的模型在边缘设备上获得了 1.25 倍的推理速度


图文摘要


研究背景:识别和定位田间杂草成为提高农作物产量和降低化学除草剂使用的关键。传统方法依赖人工识别或简单的机器视觉技术,这些方法往往效率低下且准确率不高。因此,开发一个高效准确的自动杂草识别系统显得尤为重要。

研究目标:开发一种基于深度学习的单阶段架构(WeedVision),利用无人机拍摄的高分辨率田间图像,自动识别并分割杂草和作物,以实现精准农业的需求

研究方法:研究采用了单阶段深度学习模型,利用无人机搭载的相机收集田间图像数据。通过训练深度神经网络模型,使其学习图像中的杂草和作物特征,进而实现对杂草的自动识别和分割。

主要发现:WeedVision模型能够在多种作物和杂草类型的田间环境中实现高准确率的杂草识别和分割。模型展示了出色的泛化能力,即使在复杂的田间条件下,也能准确区分作物和杂草,为精准施药和杂草管理提供了有力工具。


本研究中采用的步骤
由各种增强技术的多种组合产生的五个单独类别的训练数据集。
两种卷积运算之间的区别:(a) 正常卷积和 (b) 交叉卷积运算 (C3x)。
模型架构以及每层输出的样本特征图
测试图像上看到的边界框和遮盖杂草由不同杂草表示。
在 Jetson AGX Xavier 上部署转换后的格式后获得的指标

总结:Weed Vision开发了一种高效的杂草识别架构通过无人机图像。然而,模型在不同作物种类和生长阶段的适应性、以及在不佳环境条件下的稳定性等方面仍需进一步验证和优化。推荐指数:⭐‍⭐⭐⭐

链接

https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.108792


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