基于FSLYOLO v8n的玉米籽粒收获质量在线检测方法研究

作     者：张蔚然 杜岳峰 栗晓宇 刘磊 王林泽 吴志康 ZHANG Weiran;DU Yuefeng;LI Xiaoyu;LIU Lei;WANG Linze;WU Zhikang

作者机构：中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083 

基　　金：国家自然科学基金项目(52175258) 中国博士后科学基金项目(2023M743790) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年第55卷第8期

页      码：253-265页

摘      要：玉米籽粒破碎率和含杂率是评价玉米收获质量的关键指标。针对当前玉米籽粒直收机缺少适用于复杂田间作业环境的收获质量在线检测方法的问题,提出一种适用于小目标、多数量检测目标的玉米籽粒破碎率、含杂率轻量化检测方法。首先,根据图像中完整籽粒、破碎籽粒、玉米芯和玉米叶个体数量与个体质量的关系建立数量-质量回归模型,提出了籽粒破碎率和含杂率评估方法。其次,针对籽粒及杂质大小相近,检测物数量多,检测物面积小的特点,提出一种改进的FSLYOLO v8n算法。算法通过FasterBlock模块和无参数注意力机制SimAM改进主干网络结构,并通过使用共享卷积结合Scale模块对检测头进行改进。此外,使用SlidLoss函数替代YOLO v8n的原类别分类损失函数。FSLYOLO v8n模型的mAP@50为97.46%、帧速率为186.4 f/s,与YOLO v8n相比提高6.35%和45 f/s,且网络参数量、浮点运算量分别压缩到YOLO v8n的66.50%、64.63%,模型内存占用量仅为4.0 MB,其性能优于目前常用的轻量化模型。台架试验结果表明,提出的检测方法能够精准检测玉米籽粒破碎和含杂情况,检测准确率高达95.33%和96.15%。将改进后的模型部署在Jetson TX2开发板上,配合检测装置安装到玉米联合收获机上开展田间试验,结果表明,模型能够精准区分籽粒和杂质,满足田间工作需求。

主 题 词：玉米 籽粒直收 破碎率 含杂率 在线检测 FSLYOLO v8n 

学科分类：082804[082804] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2024.08.023

馆 藏 号：203138941...