灵武长枣图像识别系统的开发

来源 :宁夏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jedy2008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
灵武长枣作为鲜食类水果,采摘时间短、工作量大,劳动力往城市的迁移和人口老龄化的加重,导致人工采摘难度极大,亟需智能农林采摘设备代替人工,提高采摘效率。灵武长枣的智能识别是智能化采摘的关键,而图像识别的准确与否是智能识别系统的前提。基于灵武长枣在自然状态下识别的鲁棒性不强、识别准确性不高以及目标定位不精确等现实问题,本文设计了一套灵武长枣图像识别系统,能够高效准确的识别自然条件下的长枣目标,为林果业采收智能装备的研究提供图像识别方面的理论和数据参考。主要采用的研究方法和结论如下:1.建立灵武长枣数据集。在自然条件下,随机拍摄处于成熟季的灵武长枣作为原始数据集,数据集是深度学习的基础,影响网络训练的准确性。共获得预处理后的图像27081张。2.基于更快速的区域卷积神经网络(Faster Region Convolutional Neural Networks,Faster R-CNN)的双损失函数改进。根据经典Faster R-CNN的迁移学习结果,发现所识别的长枣目标无法获得满意的准确性和处理时间,因此首先提出了一种改进的单一损失函数Faster R-CNN模型,通过较小维度的网络深度和卷积次数识别目标,获得较高的实时性,但是识别的准确性不高。为此,再次改进算法,在区域建议网络(Region Proposal Network,RPN)网络中使用双层损失函数,所有特征值在经历Softmax loss函数后获得相应的概率分布,继而使用在角度等因素上限定性更强的A-softmax loss和L-softmax loss函数作并行运算,由此计算出概率值较大的特征,然后映射到特征图像上获得感兴趣区域(Region of Interest,ROI),最后具体的识别出目标所在的区域。获得的双损失函数Faster R-CNN网络的召回率、精准率和平均精度分别是0.9462、0.9296和0.8,相对于其他网络有明显的提高。3.图像识别系统设计。基于以上算法及识别结果,开发了识别系统。系统包括硬件和软件两部分,硬件以工控机为控制和计算核心,控制工业相机在自然条件下拍摄获取图像,联合GPU(Graphics Processing Unit)计算达到实时处理图像的目的。软件的开发是以之前训练好的双损失函数Faster R-CNN网络作为图像探测器,设计出简洁易于操作的GUI(Graphical User Interface),能够实时显示当前相机采集的场景画面和实时处理图像的结果。通过测试,操作一次图像识别系统处理用时的平均值为4.68秒。统计该系统处理图像的结果,获取各评价标准值为:召回率为0.9472,精准率为0.9262,平均精度为0.8,与双损失函数Faster R-CNN结果相比误差在千分位以内。本文所设计的图像识别系统,实现了自然条件下灵武长枣识别,为采摘机器人图像识别系统奠定基础。
其他文献
运用文献资料法、问卷调查法、数理统计法、综合分析法等方法对我国中部地区几所高校大学生体育消费现状进行了研究。主要从男女大学生的体育消费动机、体育消费结构水平等方
本文试图阐述在社会主义市场经济初期资本积累阶段,一些单位或个人为了眼前利益出现的土地违法案件中土地执法监察难表现的五种现象:即发现难、定性难、制止难、处理难、执行难
模糊聚类分析作为信息科学、统计学、数学、机器学习等多个学科交叉而形成的一种无监督的数据分析方法,是数据分析、知识发现和智能决策等领域中的重要研究内容。本文在对国
绩效考评作为企业管理重要的支撑点,它从制度上明确规定了员工和组织考评的具体内容和方法,从而为目标管理的运行与实施提供前提和依据。“公平、公正、公开”是其一定要遵循
在党和政府的民族政策和相关法律法规的指引和规范下,我国的民族关系多年来一直保持着平稳、健康的发展态势,但按照和谐社会的标;住来要求,还存在着一定的距离。因此,与和谐社会相
曾国藩是我国封建社会最后的理学家,他一生躬行理学,实现了理学与经世的完美结合,他极力调和汉宋,高扬“礼”的作用,拯救穷途末路的理学,为衰微的理学在新的历史时期彰显其生命力做
目的:观察桂枝芍药知母汤治疗类风湿性关节炎活动期的临床效果。方法:66例随机分为两组,对照组33例用西药常规治疗,实验组33例用桂枝芍药知母汤治疗。结果:总有效率实验组96.97%
社会转型催生了传统一体化社会格局的逐步解体。社会伦理要求因为文化转型的不同步而缺乏支撑,难以发挥作用。现代社会格局及其伦理要求与传统文化及其规范之间显现出摩擦和冲
随着商业银行经营规模的不断扩大以及金融创新的不断深化,其内设部门管理的边界不断得以延伸和扩张,导致发生风险事件的原因往往不是孤立的,而是存在着密切的关联性。在经济
文化哲学作为一种范式在当今急剧变革的时代越来越具有特别重大的意义,体现着哲学的本质要求和时代的呼唤,文化是人的文化,人是文化的人,文化与人互相缠绕的关系正是文化哲学兴起