改进Mask R-CNN的温室环境下不同成熟度番茄果实分割方法

文献类型： 中文期刊

第一作者： 龙洁花

作者： 龙洁花;赵春江;林森;郭文忠;文朝武;张宇

作者机构：

关键词： 图像处理;机器视觉;模型;番茄;成熟度分割;Mask R-CNN;残差网络;跨阶段局部网络

期刊名称： 农业工程学报

ISSN： 1002-6819

年卷期： 2021 年 018 期

页码： 100-108

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 基于深度神经网络的果实识别和分割是采摘机器人作业成功的关键步骤,但由于网络参数多、计算量大,导致训练时间长,当模型部署到采摘机器人上则存在运行速度慢,识别精度低等问题。针对这些问题,该研究提出了一种改进Mask R-CNN的温室环境下不同成熟度番茄果实分割方法,采用跨阶段局部网络（Cross Stage Partial Network,CSPNet）与Mask R-CNN网络中的残差网络（Residual Network,ResNet）进行融合,通过跨阶段拆分与级联策略,减少反向传播过程中重复的特征信息,降低网络计算量的同时提高准确率。在番茄果实测试集上进行试验,结果表明以层数为50的跨阶段局部残差网络（Cross Stage Partial ResNet50,CSP-ResNet50）为主干的改进Mask R-CNN模型对绿熟期、半熟期、成熟期番茄果实分割的平均精度均值为95.45%,F1分数为91.2%,单张图像分割时间为0.658 s。该方法相比金字塔场景解析网络（Pyramid Scene Parsing Network,PSPNet）、DeepLab v3+模型和以ResNet50为主干的Mask R-CNN模型平均精度均值分别提高了16.44、14.95和2.29个百分点,相比以ResNet50为主干的Mask R-CNN模型分割时间减少了1.98%。最后将以CSP-ResNet50为主干的改进Mask R-CNN模型部署到采摘机器人上,在大型玻璃温室中开展不同成熟度番茄果实识别试验,该模型识别正确率达到90%。该研究在温室环境下对不同成熟度番茄果实具有较好的识别性能,可为番茄采摘机器人精准作业提供依据。

分类号： S225.92%TP242%TP391.41

  • 相关文献

[1]基于RGB图像与深度学习的冬小麦田间长势参数估算系统. 李云霞,马浚诚,刘红杰,张领先. 2021

[2]基于改进Mask R-CNN的笼养死鸭识别方法. 柏宗春,吕胤春,朱一星,马肄恒,段恩泽. 2024

[3]基于改进Mask R-CNN的花白鲢去鳞率计算方法研究. 肖哲非,沈建,郑晓伟,徐文其. 2022

[4]基于改进Mask R-CNN模型的工厂化养蚕蚕体识别与计数. 何锐敏,郑可锋,尉钦洋,张小斌,张俊,朱怡航,赵懿滢,顾清. 2022

[5]基于改进YOLO-V4网络的浅海生物检测模型. 毛国君,翁伟栋,朱晋德,张媛,吴富村,毛玉泽. 2021

[6]基于LabVIEW Vision的加工番茄表面霉斑缺陷检测. 丁竹青,李晓良,张若宇,坎杂,李硕. 2015

[7]种子自动数粒仪. 张云鹤,乔晓军,王成,吴杰. 2005

[8]基于机器视觉的作物多姿态害虫特征提取与分类方法. 李文勇,李明,陈梅香,钱建平,孙传恒,杜尚丰. 2014

[9]基于机器视觉技术的叶面积测量系统实现. 张健钦,王秀,龚建华,薛绪掌. 2004

[10]基于类球形亮度变换的水果表面缺陷提取. 黄文倩,李江波,张驰,李斌,陈立平,张百海. 2012

[11]机器视觉在我国农业中的应用研究进展分析. 王风云,郑纪业,唐研,刘延忠,李乔宇,穆元杰,王磊. 2016

[12]基于图像处理的番茄重量预测. 何婷婷,李志伟,张馨,张钟莉莉,肖雪朋,董静. 2022

[13]基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法及系统. 杜建军,郭新宇,王传宇,肖伯祥. 2018

[14]基于机器学习的免套袋苹果缺陷分级. 张琛,房胜,王风云,李哲,郑纪业,沈宇. 2019

[15]基于嵌入式设备的作物长势监测系统. 李乔宇,尚明华,王风云,王璐,李振波. 2019

[16]机器视觉技术在农作物生长状况监测的研究进展. 刘晖,李兆雄,詹杰,杨有泉. 2018

[17]类球形水果表皮颜色变化校正方法研究. 李江波,黄文倩,张保华,彭彦昆,赵春江. 2014

[18]机器视觉在HSV颜色空间下稻瘟病病程分级判定研究. 刘永波,雷波,胡亮,唐江云,曹艳,尹亚琳. 2020

[19]基于玉米冠层原位监测的全生育期叶色建模及其应用. 杜建军,袁杰,王传宇,郭新宇. 2017

[20]基于生猪外形特征图像的瘦肉率估测方法. 张萌,钟南,刘莹莹. 2017

作者其他论文 更多>>

微信小程序