南京林业大学学报(自然科学版) ›› 2023, Vol. 47 ›› Issue (3): 1-10.doi: 10.12302/j.issn.1000-2006.202206048
所属专题: 第三届中国林草计算机应用大会论文精选
• 专题报道:第三届中国林草计算机应用大会论文精选(执行主编 李凤日) • 上一篇 下一篇
高家军(), 张旭, 郭颖(), 刘昱坤, 郭安琪, 石蒙蒙, 王鹏, 袁莹
收稿日期:
2022-06-25
修回日期:
2022-12-27
出版日期:
2023-05-30
发布日期:
2023-05-25
通讯作者:
郭颖
基金资助:
GAO Jiajun(), ZHANG Xu, GUO Ying(), LIU Yukun, GUO Anqi, SHI Mengmeng, WANG Peng, YUAN Ying
Received:
2022-06-25
Revised:
2022-12-27
Online:
2023-05-30
Published:
2023-05-25
Contact:
GUO Ying
摘要:
【目的】为了实现对虫害的精准监测,提出了一种融合Swin Transformer的图像实例分割优化方法,以期有效解决复杂真实场景下多幼虫个体图像识别分割困难的问题。【方法】选用Swin Transformer模型,改进Mask R-CNN实例分割模型的主干网部分,对黄野螟幼虫虫害图像进行识别分割。针对不同结构参数的Swin Transformer模型与ResNet模型,调整各层的输入输出维度,将其分别设置为Mask R-CNN的主干网进行对比实验,从定量与定性两个角度分析不同主干网的Mask R-CNN模型对黄野螟幼虫的识别分割精度与效果,确定最佳模型结构。【结果】①该方法在虫害识别框选方面的测度(F1)分数可达89.7%,平均精度(AP)可达88.0%;在虫害识别分割方面的F1分数可达84.3%,AP可达82.2%。相较于Mask R-CNN,在目标框选与目标分割方面分别提升8.75%与8.40%。②对于小目标虫害识别分割任务,该方法在虫害识别框选方面的F1分数可达88.4%,AP可达86.3%;在虫害识别分割方面的F1分数可达84.0%,AP可达81.7%。相较于Mask R-CNN,在目标框选与目标分割方面分别提升9.30%与9.45%。【结论】对于复杂真实场景下的图像实例分割任务,其识别分割效果极大地依赖于模型对图像特征的提取能力,而融合了Swin Transformer的Mask R-CNN实例分割模型,在主干网的特征提取能力更强,模型整体的识别分割效果更好,可为虫害的识别监测提供技术支撑,同时为保护农、林、牧等产业资源提供解决方案。
中图分类号:
高家军,张旭,郭颖,等. 融合Swin Transformer的虫害图像实例分割优化方法研究[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2023, 47(3): 1-10.
GAO Jiajun, ZHANG Xu, GUO Ying, LIU Yukun, GUO Anqi, SHI Mengmeng, WANG Peng, YUAN Ying. Research on the optimized pest image instance segmentation method based on the Swin Transformer model[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2023, 47(3): 1-10.DOI: 10.12302/j.issn.1000-2006.202206048.
表1
消融实验结果"
模型 model | F1分数/% F1 score | 平均 精度/% AP | 小目标 F1分数/% F1 score of small target | 小目标 平均 精度/% AP of small target | 参数 大小/MB parameter size |
---|---|---|---|---|---|
PST(box) | 89.7 | 88.0 | 88.4 | 86.3 | 180 |
PST(seg) | 84.3 | 82.2 | 84.0 | 81.7 | |
PST-S(box) | 88.9 | 87.1 | 88.3 | 86.6 | 262 |
PST-S(seg) | 83.8 | 82.2 | 82.8 | 81.1 | |
MRC 50(box) | 80.3 | 78.6 | 78.3 | 76.6 | 168 |
MRC 50(seg) | 75.7 | 73.8 | 74.6 | 72.8 | |
MRC 101(box) | 81.7 | 79.5 | 79.9 | 77.3 | 240 |
MRC 101(seg) | 76.0 | 73.5 | 74.5 | 72.0 |
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