[發(fā)明專利]輕量化葉菜苗語(yǔ)義分割模型及其測(cè)試和使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210622632.6
• 申請(qǐng)日: 2022-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114882223A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玟;廖娟;劉超;陳民慧;朱德泉;張鍇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V10/26
• 分類號(hào): G06V10/26;G06V10/80;G06V10/82;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 上海漢之律師事務(wù)所 31378
• 代理人: 陳強(qiáng)

本發(fā)明公開(kāi)了一種輕量化葉菜苗語(yǔ)義分割模型，分割模型由改進(jìn)后的U?Net網(wǎng)絡(luò)組成，改進(jìn)后的U?Net網(wǎng)絡(luò)包括：依次相連的編碼模塊、解碼模塊；編碼模塊，包括：依次相連的第一階段、第二階段、第三階段、第四階段和第五階段；第一階段由依次相連的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)卷積模塊組成；第二階段由第一最大池化層和第一適應(yīng)性模塊組成；第三階段由依次相連的第二最大池化層和第二適應(yīng)性模塊組成；第四階段由依次相連的第三最大池化層和第三適應(yīng)性模塊組成；第五階段由依次相連的第四最大池化層、第四適應(yīng)性模塊、和兩個(gè)深度可分離卷積組成。旨在通過(guò)編碼器提取圖像的不同尺寸語(yǔ)義特征，結(jié)合跳躍連接，通過(guò)解碼器進(jìn)行不同尺寸圖像特征的融合，實(shí)現(xiàn)葉菜苗的準(zhǔn)確語(yǔ)義分割。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及葉菜苗檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及輕量化葉菜苗語(yǔ)義分割模型及其測(cè)試和使用方法。

背景技術(shù)

葉菜是蔬菜中品種最多的一類，含有大量的維生素、類胡蘿卜素、纖維素、蛋白質(zhì)、糖類及鈣、鐵、鉀等優(yōu)良營(yíng)養(yǎng)素，尤其以維生素C較為豐富，對(duì)人體發(fā)揮重要作用。但是，目前，在實(shí)際生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的葉菜種植過(guò)程中生長(zhǎng)信息獲取、病蟲(chóng)害識(shí)別、農(nóng)藥精準(zhǔn)噴施等主要依靠人工完成，存在效率低，工作量大，和受人的主觀因素和經(jīng)驗(yàn)影響大等缺點(diǎn)。隨著農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、智能化的發(fā)展，相對(duì)于傳統(tǒng)的葉菜種植的方法，我們采用語(yǔ)義分割來(lái)提取葉菜植株的信息，不僅大大減小了在葉菜苗生長(zhǎng)過(guò)程中人工的投入，同時(shí)為葉菜苗生長(zhǎng)信息獲取、生長(zhǎng)檢測(cè)等提供了更加高效和精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于不同的葉菜苗植株所獲得的水分、光照和養(yǎng)分等因素不同，造成葉菜苗植株大小不一，小葉菜苗植株圖像的特征信息相較大葉菜苗植株表觀能力差，傳統(tǒng)的語(yǔ)義分割模型U-Net的編碼部分雖能夠增強(qiáng)分割模型對(duì)大葉菜苗植株特征信息的感知，但對(duì)小葉菜苗植株特征信息的提取能力仍存在不足，且模型參數(shù)量大，難以訓(xùn)練和實(shí)際使用過(guò)程中的部署。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供輕量化葉菜苗語(yǔ)義分割模型及其測(cè)試和使用方法，旨在通過(guò)分割模型中的編碼器提取圖像的多尺度語(yǔ)義特征，結(jié)合跳躍連接方式，通過(guò)解碼器進(jìn)行多尺度語(yǔ)義特征的融合，實(shí)現(xiàn)葉菜苗的準(zhǔn)確語(yǔ)義分割。具體技術(shù)方案如下：

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種輕量化葉菜苗語(yǔ)義分割模型，所述分割模型由改進(jìn)后的U-Net網(wǎng)絡(luò)組成，所述改進(jìn)后的U-Net網(wǎng)絡(luò)包括：

依次相連的編碼模塊、解碼模塊；

所述編碼模塊，包括：依次相連的第一階段、第二階段、第三階段、第四階段和第五階段；

所述第一階段由依次相連的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)卷積模塊組成；

所述第二階段由依次相連的第一最大池化層和第一適應(yīng)性模塊組成；

所述第三階段由依次相連的第二最大池化層和第二適應(yīng)性模塊組成；

所述第四階段由依次相連的第三最大池化層和第三適應(yīng)性模塊組成；

所述第五階段由依次相連的第四最大池化層、第四適應(yīng)性模塊、和兩個(gè)深度可分離卷積組成。

一種實(shí)現(xiàn)方式中，在所述編碼模塊和所述解碼模塊之間還包括：EMA模塊，所述EMA模塊包括：第七卷積層、AM模塊、AE模塊、AR模塊、注意力圖、組基、第八卷積層；

所述第七卷積層分別與所述AM模塊和所述AE模塊的輸入端相連，所述AE模塊更新注意力圖，所述AM模塊更新組基；所述AM模塊、所述AE模塊交替執(zhí)行，收斂之后，作為所述AR模塊的輸入，所述AR模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)重新估計(jì)，所述AR模塊的輸出端與所述第八卷積層的輸入端相連，所述第八卷積層的輸出端與所述第六階段相連。一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一適應(yīng)性模塊、第二適應(yīng)性模塊、第三適應(yīng)性模塊和第四適應(yīng)性模塊結(jié)構(gòu)相同，具體結(jié)構(gòu)包括：第一卷積層、第五最大池化層、第二卷積層、第三卷積層、第四卷積層、第五卷積層、第六卷積層、第五融合層；

所述第一卷積層分別與所述第五最大池化層、所述第二卷積層和所述第三卷積層的輸入端相連；