1 引 言
2 材料与方法
2.1 样本采集及预处理
2.1.1 样本采集
2.1.2 样本增强
2.2 草莓生育期识别模型构建
2.2.1 注意力机制
2.2.2 改进的YOLOv4网络结构
2.2.3 融入注意力机制的特征提取网络
2.2.4 草莓生育期检测模型架构
2.2.5 损失函数
3 试验与结果分析
3.1 试验环境及参数设置
3.2 试验评价指标
3.3 草莓生育期检测性能结果分析
表1 不同检测模型在草莓生育期测试集上的性能测试结果Table 1 Performance testing results of different detection models on the strawberry growth period test set |
模型 | 参数增量 | 不同生长时期草莓检测精度AP/% | mAP/% | mIoU/% | 平均检测时间/ms | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
开花期 | 果实膨大期 | 绿果期 | 成熟期 | |||||
YOLOv4 | 0 | 77.96 | 77.10 | 54.77 | 90.53 | 75.09 | 72.35 | 25.00 |
YOLOv4-SE | 856,576 | 86.29 | 79.17 | 59.41 | 91.01 | 78.97 | 74.42 | 25.45 |
YOLOv4-SC | 856,990 | 90.34 | 81.06 | 65.25 | 91.98 | 82.16 | 75.15 | 25.87 |
YOLOv4-CBAM | 856,990 | 92.38 | 82.45 | 68.01 | 92.31 | 83.79 | 77.88 | 26.13 |
3.4 草莓生育期识别效果对比分析
表2 不同模型识别不同生长时期草莓的置信度和个数结果Table 2 Different models recognize the confidence and number of strawberries in different growth periods |
模型 | 样例1 | 样例2 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
生长期 | 置信度 | 数量/个 | 生长期 | 置信度 | 数量/个 | |
YOLOv4 | 开花期 | 0.98、0.98、0.92、0.91、0.86、0.81、0.75、0.64 | 8 | 开花期 | 0.88 | 1 |
果实膨大期 | 0.87、0.71 | 2 | ||||
果实膨大期 | 0.96、0.84、0.84、0.80、0.79、0.76、0.73、0.69、0.63、0.55 | 10 | 绿果期 | 0.93、0.91、0.85、0.72、0.69、 0.59、0.55、0.52 | 8* | |
成熟期 | 0.99、0.99、0.99、0.98、0.95、 0.94、0.90、0.85 | 9 | ||||
YOLOv4-SE | 开花期 | 1.00、0.99、0.95、0.92、0.90、0.87、0.86、0.73、0.53、0.50 | 10 | 开花期 | 0.89 | 1 |
果实膨大期 | 0.84、0.79、0.54 | 3 | ||||
果实膨大期 | 0.92、0.89、0.84、0.83、0.80、0.80、0.79、0.74、0.68、0.64、0.59 | 11 | 绿果期 | 0.96、0.94、0.87、0.87、0.84、 0.81、0.56 | 7 | |
成熟期 | 0.99、0.99、0.99、0.98、0.98、 0.98、0.91、0.85 | 8 | ||||
YOLOv4-SC | 开花期 | 1.00、0.98、0.96、0.95、0.91、0.91、0.79、0.76、0.58、0.54 | 10 | 开花期 | 0.88 | 1 |
果实膨大期 | 0.97、0.92、0.89、0.65 | 4 | ||||
果实膨大期 | 0.96、0.96、0.96、0.88、0.85、0.84、0.79、0.66、0.65、0.64、0.57 | 11 | 绿果期 | 0.97、0.97、0.95、0.95、0.91、 0.90、0.86 | 7 | |
成熟期 | 1.00、0.99、0.99、0.99、0.97、 0.96、0.92、0.81、0.76、0.72 | 10 | ||||
YOLOv4-CBAM | 开花期 | 1.00、1.00、0.96、0.96、0.95、0.87、0.81、0.79、0.76、0.61 | 10 | 开花期 | 0.93 | 1 |
果实膨大期 | 0.98、0.95、0.81、0.65 | 4 | ||||
果实膨大期 | 0.97、0.95、0.94、0.85、0.83、0.82、0.80、0.72、0.71、0.71、0.61 | 11 | 绿果期 | 0.99、0.98、0.98、0.97、0.94、 0.88、0.87 | 7 | |
成熟期 | 0.99、0.99、0.99、0.98、0.98、 0.98、0.93、0.81、0.80、0.74 | 10 |
|