湖南师范大学工程与设计学院,湖南 长沙 410083
依靠人工观测锑浮选泡沫特征进行锑浮选工况识别,主观性强、误差大,严重制约浮选性能。基于计算机视觉的识别方法成本低、效果好。针对以上问题,提出一种基于轻量型卷积视觉Transformer(L-CVT)的锑浮选工况识别方法。通过Transformer层的堆叠代替标准卷积中矩阵乘法来学习全局信息,将卷积中的局部建模更替为全局建模,同时引入轻量型神经网络MobileNetv2中的子模块,减少计算成本。所提方法解决了卷积神经网络(CNN)忽略浮选图像内部长距离依赖关系的问题,同时也弥补了视觉Transformer(VIT)缺乏归纳偏置的缺点。实验结果表明,基于所提方法的锑浮选工况识别准确率最高可达93.56%,明显高于VGG16、ResNet18、AlexNet等主流网络,为锑浮选数据在工况识别领域提供了重要参考。
机器视觉 锑浮选 工况识别 计算机视觉 轻量型卷积神经网络 视觉Transformer 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0615002
1 中国农业大学信息与电气工程学院, 北京 100083
2 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081
3 商丘市农林科学院, 河南 商丘 476000
分蘖数是表征冬小麦生长的关键性参数, 对于冬小麦苗情监测、 产量预估具有重要意义。 针对目前冬小麦分蘖数估算方法存在的数据获取繁复和估算模型体量大的问题, 提出一种基于可见光图像和轻量级卷积神经网络的冬小麦分蘖数估算方法, 以期实现冬小麦分蘖数无损快速估算, 并且可嵌入移动终端设备。 可见光图像具有获取便捷, 处理简单的特点, 利用数码相机连续采集2017年-2018年和2018年-2019年两个生长季的冬小麦冠层可见光图像。 利用该数据图像, 分别构建基于轻量级卷积神经网络MobileNetV2, SqueezeNett, ShuffleNet的冬小麦分蘖数估算模型进行比较试验, 并与基于非轻量级卷积神经网络AlexNet和ResNet系列构建的估算模型进行对比试验。 开展冬小麦分蘖数估算模型针对不同植株密度数据的鲁棒性以及针对不同生长季数据的泛化能力的验证试验。 结果表明, 基于MobileNetV2构建的冬小麦分蘖数估算模型的决定系数(R2)为0.7, 归一化均方根误差(NRMSE)为0.2, 在三个轻量级卷积神经网络中具有最优表现; 基于非轻量级卷积神经网络构建的冬小麦分蘖数估算模型体积是基于MobileNetV2构建的冬小麦分蘖数估算模型的2.3~16.1倍。 与非轻量级卷积神经网络相比较, 基于MobileNetV2构建的估算模型在具有较好R2的同时有较小的体量, 适宜嵌入移动终端设备; 针对120, 270和420 株·m-2三个不同植株密度的可见光图像数据集, 基于MobileNetV2构建的冬小麦分蘖数估算模型的R2分别为0.8, 0.8和0.7, 表现鲁棒; 针对两个生长季的可见光图像, 基于MobileNetV2构建的冬小麦分蘖数估算模型通过迁移学习将R2提升了2倍, NRMSE下降了7.6%, 表现出对数据季节性差异较好的适应性, 体现了模型的泛化能力。 利用可见光图像, 基于MobileNetV2构建的估算模型能够满足冬小麦分蘖数估算需求, 为冬小麦生长观测以及田间农艺措施管理决策提供了一个准确、 鲁棒、 可嵌入移动终端设备的工具。
可见光谱 冬小麦 分蘖数估算 轻量级卷积神经网络 Visible spectrogram Winter wheat Tillering number Lightweight Convolutional Neural Network
河北工业大学电子信息工程学院, 天津 300401
提出一种共享型轻量级卷积神经网络(CNN),用于自动识别车辆颜色和型号。基础网络采用改进的SqueezeNet,在训练集上比较具有不同“瘦身”程度的SqueezeNet的分类性能。讨论完全共享型网络、部分共享型网络及无共享型网络的特征。实验结果表明,完全共享型轻量级CNN在减少参数量的同时实现了对车辆外观多属性的高精度识别。在开放数据集Opendata_VRID上进行实验,车辆颜色和车型识别的准确率分别达98.5%和99.1%。在一台无GPU配置的个人计算机上,单张图片的识别时间仅为4.42 ms。共享型轻量级CNN大大减少了时间和空间成本,更有利于在资源有限的环境中进行部署。
图像处理 共享型轻量级卷积神经网络 颜色特征 型号特征 改进的SqueezeNet 车辆外观识别 激光与光电子学进展
2021, 58(2): 0210013
1 东北石油大学电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
2 黑龙江省高校校企共建测试计量技术及仪器仪表工程研发中心, 黑龙江 大庆163318
深度学习在人脸识别的研究和应用中取得一定成效,但因计算量大且耗时,不适用于小型嵌入式设备。基于融合梯度特征的轻量级卷积神经网络SqueezeNet提取人脸特征,既能保证该网络模型适用于内存相对小的嵌入式设备,又能保证获得的人脸特征对不同光照更具鲁棒性。实验结果表明,将8×8分块图像中提取的一阶梯度特征,与轻量级卷积神经网络提取的全局特征相融合的人脸识别算法,在LFW数据集中识别率可达97.28%,较传统轻量级卷积神经网络的人脸识别方法,识别率提高了4.36%。
图像处理 嵌入式设备 轻量级卷积神经网络 一阶梯度特征 人脸识别 激光与光电子学进展
2020, 57(16): 161005