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基于 U-net 和胶囊网络的图像语义分割结构研究
作者姓名:刘向举  赵慧勐  方贤进
作者单位:安徽理工大学 计算机科学与工程学院,安徽 淮南 232001
摘    要:目的 针对苹果病害中比较常见的症状———花叶病,尤其在昼夜温差大的条件下发病迅速,落叶率提高,造 成苹果大面积减产,产生巨大的经济损失;对于花叶病病斑数量太多,尺度不一的影响,从而造成病害识别准确率 较低等问题,提出了一种引入迁移学习和胶囊网络的方法,以提高病害识别率。 方法 首先对获得的花叶病数据集 进行扩充、数据增强等处理,并利用 Labelme 工具对图像进行标注,分别标记出病斑区域和叶片区域;其次将训练 好的 VGG16 模型权重通过迁移学习技术移至 U-net 中编码部分,并引入胶囊网络,使得整个网络具有更强的特征 提取能力;然后对 VGG16 模型、胶囊网络部分进行训练,最后将训练好的网络模型进行语义分割并输出测试的结 果。 结果 实验结果 表 明, 原 始 数 据 集 的 准 确 率 为 87. 51%, 引 入 迁 移 学 习 后 的 准 确 率 提 升 至 91. 78%, 提 升 了 4. 88%;引入胶囊网络的准确率提升至 90. 04%,提升了 2. 89%;而引入迁移学习和胶囊网络之后,准确率提升至 93. 42%,提升了 6. 75%。 并且模型每一轮的训练时间也在引入了迁移学习后提升了 2 s。 结论 据实验结果可以证 明模型方法引入迁移学习和胶囊网络后,相较于传统模型在识别准确率方面有了一定的提升,其次也减少了每一 轮的模型训练时间,总体分割性能较好。

关 键 词:病害识别  花叶病  病斑  VGG16  U-net  胶囊网络
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