基于改进CenterNet模型的群养生猪目标检测

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xylzsh
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
随着人工智能技术在畜牧养殖领域的不断渗透,传统的养殖业正在向着智慧养殖方向发展,从而达到降低生产管理成本,提高抵抗疾病风险能力的目的。尤其是在近两年来发生非洲猪瘟后,国家开始加大经费投入力度,构建智慧养殖体系,来提高我国生猪养殖业的科技化水平,增强养殖企业的防病抗病能力。在智慧养殖体系框架下,计算机视觉技术以其直观、低成本等特点在生猪养殖管理领域受到广泛关注。
  为实现规模化猪场中生猪健康状态的智能化监测,需要对群养环境下生猪个体目标进行快速精准的检测。针对当前目标检测模型检测实时性不高,且模型较大,难以移植到边缘计算端进行生产现场的部署与应用等问题,同时为提高对群养生猪在遮挡以及尺寸较小时的检测精度,本文提出了一种针对群养生猪的改进型目标检测网络(MobileNetv2-FPN-CenterNet,MF-CenterNet),为确保遮挡生猪目标检测的精确度,该模型首先以无锚式的CenterNet为基础结构,通过引入轻量级的MobileNet网络作为模型特征提取网络,以降低模型大小和提高检测速度,通过对比不同版本的MobileNetv1、MobileNetv2、MobileNetv3以及不同Alpha参数对CenterNet改进后的检测结果,选定MobileNetv2且Alpha=1时的网络结构作为主干网络,试验结果表明改进后的MobileNetv2-CenterNet相比于CenterNet在群养生猪目标检测方面具有更快的检测速度和更低的模型大小。
  其次,本文通过对生猪图像进行分析,得出图像中生猪目标尺寸差距较大,近一半为小目标。针对MobileNetv2-CenterNet对图像中小尺寸生猪目标检测效果不佳的问题,本文提出了MF-CenterNet目标检测模型,通过特征金字塔结构加强特征提取替代原有的转置卷积进行上采样,结合高层的语义信息和低层高分辨率的特征信息提高了群养生猪检测的精确度,实现了在保证模型轻量化、实时性的同时,有效提高了遮挡目标和小目标的检测精度。
  本文以某商业猪场群养生猪录制视频作为数据源,采集视频帧1683张,经图像增强后共得到6732张图像。实验结果表明,MF-CenterNet模型大小仅为21MB满足边缘计算端的部署,对生猪目标检测平均精确度达到94.30%,检测速度达到69帧/s,相较于Faster-RCNN、SSD、YOLOv3、YOLOv4目标检测网络,检测精度分别提高了6.39%、4.46%、6.01%、2.74%,检测速度分别提高了54帧/s、47帧/s、45帧/s、43帧/s,相关结果表明了本文所提出的改进型的轻量级MF-CenterNet模型,能够在满足实时性的同时提高了对群养生猪的检测精度,为实现生产现场端的群养生猪行为实时检测与分析提供了新方法。
其他文献
畜禽养殖业集约化和规模化高速发展的同时,畜禽粪便排放总量剧增,且畜禽粪便中普遍含有Cu、Zn、Pb、Cd等重金属元素,现已成为农业重金属污染的主要来源,极大地限制农业的可持续化发展。而好氧堆肥技术不仅能够实现畜禽粪便资源化、无害化,而且可有效降低其中重金属的活性。为此,以新鲜猪粪作为原料,玉米秸秆作为调理剂,分别以5%、10%、15%添加量的杏壳生物炭、椰壳生物炭、杉木生物炭作为重金属钝化剂进行猪
学位
随着我国工业化和城镇化建设进程加快,农用耕地的面积将继续减少,今后扩大粮食播种面积的空间极为有限,因此提高玉米生产水平显得平尤为重要,播种机播种质量是影响农业生产水平的关键因素,而制约其播种质量的核心装置为排种器。  本文针对目前指夹式排种器普遍存在的结构复杂、工作阻力高等问题,结合玉米种植的农艺要求,设计了摆动指夹式玉米精密排种器,旨在设计一种满足精密播种、降低工作阻力、播种质量好的摆动指夹式玉
以硫酸盐为絮凝剂絮凝后的小球藻,废液中残留一定量金属离子,如果不经一定程度的处理直接排放到自然水体或地表下会对生态环境造成环境污染问题。微藻在絮凝过程中,絮凝剂的种类及添加量会对上清液的循环利用情况产生影响。过滤得到上清液,用于小球藻的再次培养,不仅节省了大量培养液,还在一定程度保护了环境,达到了可持续发展的要求,实现经济利益最大化。但利用无机盐絮凝微藻后剩余的清液中会残留一定量的絮凝剂,利用这些
土石坝主要是使用本地的土料、石块等,就地取材建设的一种坝,具有许多优点,如可以就地取材节省工程量和费用、对地形、地质没有特殊要求、可抵御地震应力、运行可靠、寿命长、便于管理等。根据统计,土石坝由于地基渗流或不良地质等问题造成的失事达到约40%。因此土石坝的地基处理就显得尤为重要。坝基处理应坚持安全经济的原则,综合考虑水文地质、地基沉降率、承受力与渗透性等要素。根据工程实践的经验,渗流问题经常导致土
学位
东北黑土区因土地利用方式不当,土壤结构被破坏,加之黑土质地黏重,导致入渗能力减弱,土壤持水能力逐年降低,因此将秸秆资源施加到土壤中改良土壤结构,对改善土壤水分特性、提高水分利用率具有重要意义。  为揭示施加秸秆对土壤水分特性及入渗特性的影响,本文设置1.2g/cm3、1.3g/cm3、1.4g/cm3不同土壤容重,通过测定不同秸秆施加比例下土壤水分特征曲线,同时对土壤脱水过程中的孔隙变化和土壤收缩
学位
我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一,人均土地资源占有量约为世界人均水平的40%。随着我国社会、经济的发展,我国人口也在随之不断的增长,人水矛盾和人地矛盾问题日益突出。灌区是我国重要的粮食生产基地,在我国农业生产与发展中发挥着非常重要的作用。我国灌区灌溉工程大多建设在二十世纪六十年代,限于当时的经济与技术水平,大部分灌溉工程建设的质量与要求较低,存在着布局不合理、配套不完善等问题,我国灌
黑龙江省是我国粮食生产主要基地,玉米是黑龙江地区五大主要粮食作物之一,其种植面积逐年增加,早已超越水稻跻身黑龙江省种植面积最广粮食作物。黑龙江省西部为旱作区,水资源不足,季节性干旱是制约该地区粮食生产的主要因素。基于此,为保护农业水资源的可持续发展,针对区域主要粮食作物开展高效节水种植模式研究十分必要。本研究采用测筒试验方法,探究不同水分条件对玉米生长动态、耗水量、产量及其构成要素以及水分利用效率
学位
东北黑土区土壤退化严重,阻碍了黑土区土壤资源高效可持续利用和农业可持续发展。秸秆覆盖和施用土壤改良剂有利于改良黑土区土壤理化性质、保持土壤高效可持续发展。  为寻求秸秆覆盖条件下,施用改良剂的最优模式,本文以黑龙江省哈尔滨市向阳农场黑土为研究对象,在秸秆覆盖的条件下,分别添加腐殖酸(FZ)、稻壳炭(DC)、草炭(CT)以及松树皮(SP)4种土壤改良剂,基于室内试验获取的数据,分析研究不同改良剂作用
葡萄的种植在我国有着悠久的历史,不仅具有较高的营养价值,并且广泛应用于酿酒行业,但其规模化种植也会造成传染性病害的传播。传统识别病害需要种植户依靠经验进行诊断,这种做法不仅有极强的主观性且准确率较低,容易盲目喷洒农药造成污染环境以及病害抗药性,错过最佳防治时期,因此,准确识别葡萄病害类型有着重要意义。随着人工智能的发展和进步,机器视觉在农业图像处理领域的应用越来越广泛,尤其是在作物病害识别领域。葡
学位
在光伏发电领域,使用跟踪支架减小光线照射在光伏组件上的入射角从而增加单位面积受光量是一种效果较好的增加光伏发电量的方式。大型光伏跟踪电站往往占地辽阔、环境恶劣、条件艰苦、人烟稀少,具有活动机构的跟踪支架在这样的环境中故障率较高。为了实现全生命周期内稳定、可靠、持续的发电,要求具备更高水平的维护保养能力。数字孪生技术具有实时同步、忠实映射、高保真度特性,利用数字孪生和交互式3D技术在虚拟场景中对跟踪
学位