基于改进YOLOv3网络模型的茶草位置检测算法

作     者：王根 江晓明 黄峰 方迪 张宇钦 Wang Gen;Jiang Xiaoming;Huang Feng;Fang Di;Zhang Yuqin

作者机构：江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏镇江212000 

基　　金：江苏省未来网络科研基金项目(FNSRFP—2021—YB—49) 

出 版 物：《中国农机化学报》 (Journal of Chinese Agricultural Mechanization)

年 卷 期：2023年第44卷第3期

页      码：199-207页

摘      要：精准高效的茶草识别是智能茶园植保机械进行除草工作的关键。针对目前茶园除草智能化程度较低等问题,提出改进YOLOv3网络模型的茶草检测算法。首先,分季节和时间段,在多个茶叶品种的种植园中以自适应的距离和角度采集茶草混合图像并建立试验数据集。接着,使用K均值聚类算法重新设计先验锚框尺度。然后,以YOLOv3网络模型为基础,选取17×17的网格划分图像区域;采用残差网络(ResNet)作为主干网;加入过程提取层,增强草株检测性能。最后在原损失函数中引入广义交并比损失。通过消融试验和不同目标检测算法对比试验验证此改进算法对茶树与杂草的检测效果。试验结果表明,改进YOLOv3网络模型对杂草的检测精确率和召回率分别为85.34%和91.38%,对茶树的检测精确率和召回率最高达到82.56%和90.12%;与原YOLOv3网络模型相比,检测精确率提高8.05%,并且每秒传输帧数达到52.83 Hz,是Faster R-CNN网络模型的16倍。这些数据说明所提算法在茶园复杂环境下,不仅对于茶树和杂草具有更好的识别效果,而且满足实时检测的要求,可以为智能茶园植保机械提供技术支持。

主 题 词：茶园植保机械 茶草检测 YOLOv3网络模型 GIoU损失 

学科分类：1305[艺术学-设计学类] 13[艺术学] 08[工学] 081104[081104] 0804[工学-材料学] 081101[081101] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2023.03.028

馆 藏 号：203118978...