摘要:
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的目標識別對象常具有分布密集、體積小、密度大的特點,加之農(nóng)田環(huán)境光照多變、背景復雜,導致已有目標檢測模型無法取得令人滿意的效果。本研究以提高小目標的識別性能為目標,以蜜蜂識別為例,提出了一種農(nóng)業(yè)復雜環(huán)境下尺度自適應小目標識別算法。算法克服了復雜多變的背景環(huán)境的影響及目標體積較小導致的特征提取困難,實現(xiàn)目標尺度無關(guān)的小目標識別。首先將原圖拆分為一些較小尺寸的子圖以提高目標尺度,將已標注的目標分配到拆分后的子圖中,形成新的數(shù)據(jù)集,然后采用遷移學習的方法重新訓練并生成新的目標識別模型。在模型的使用中,為使子圖識別結(jié)果能正常還原,拆分的子圖之間需具有一定的重疊率。收集所有子圖的目標識別結(jié)果,采用非極大抑制(Non-Maximum Suppression,NMS)去除由于模型本身產(chǎn)生的冗余框,提出一種交小比非極大抑制(Intersection over Small NMS,IOS-NMS)進一步去除子圖重疊區(qū)域中的冗余框。在子圖像素尺寸分別為300×300、500×500和700×700,子圖重疊率分別為0.2和0.05的情況下進行驗證試驗,結(jié)果表明:采用SSD(Single Shot MultiBox Detector)作為框架中的目標檢測模型,新提出的尺度自適應算法的召回率和精度普遍高于SSD模型,最高分別提高了3.8%和2.6%,較原尺度的YOLOv3模型也有一定的提升。為進一步驗證算法在復雜背景中小目標識別的優(yōu)越性,從網(wǎng)上爬取了不同尺度、不同場景的農(nóng)田復雜環(huán)境下的蜜蜂圖像,并采用本算法和SSD模型進行了對比測試,結(jié)果表明:本算法能提高目標識別性能,具有較強的尺度適應性和泛化性。由于本算法對于單張圖像需要多次向前推理,時效性不高,不適用于邊緣計算。