本文選題：病害　切入點：模型　出處：《農(nóng)業(yè)工程學報》2017年20期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：穗瘟是一種嚴重影響水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的多發(fā)病害,有效地檢測穗瘟是水稻病害防治的重要任務(wù)。該文提出基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)GoogLeNet模型的水稻穗瘟病檢測方法,該方法利用Inception基本模塊重復(fù)堆疊構(gòu)建主體網(wǎng)絡(luò)。Inception模塊利用多尺度卷積核提取不同尺度穗瘟病斑分布式特征并進行級聯(lián)融合。GoogLeNet利用其結(jié)構(gòu)深度和寬度,學習復(fù)雜噪聲高光譜圖像的隱高維特征表達,并在統(tǒng)一框架中訓練Softmax分類器,實現(xiàn)穗瘟病害預(yù)測建模。為驗證該研究所提方法的有效性,以1 467株田間采集的穗株為試驗對象,采用便攜式戶外高光譜成像儀Gaia Field-F-V10在自然光照條件下拍攝穗株高光譜圖像,并由植保專家根據(jù)穗瘟病害描述確定其穗瘟標簽。所有高光譜圖像-標簽數(shù)據(jù)對構(gòu)成GoogLeNet模型訓練和驗證的原始數(shù)據(jù)集。該文采用隨機梯度下降算法(SGD,stochastic gradient descent)優(yōu)化GoogLeNet模型,提出隨機扔棄1個波段圖像和隨機平移平均譜圖像亮度的2種數(shù)據(jù)增強策略,增加訓練數(shù)據(jù)規(guī)模,防止模型過擬合并改善其泛化性能。經(jīng)測試,驗證集上穗瘟病害預(yù)測最高準確率為92.0%。試驗結(jié)果表明,利用GoogLeNet建立的深度卷積模型,可以很好地實現(xiàn)水稻穗瘟病害的精準檢測,克服室外自然光條件下利用光譜圖像進行病害預(yù)測面臨的困難,將該類研究往實際生產(chǎn)應(yīng)用推進一大步。
[Abstract]:Ear blast is one of the most frequent diseases affecting the yield and quality of rice. The effective detection of ear blast is an important task of rice disease control. A method of rice ear blast detection based on deep convolution neural network (GoogLeNet) model is proposed in this paper. In this method, the main body network .Inception module is constructed by repeated stacking of Inception basic modules. The multi-scale convolution kernel is used to extract the distributed features of ear blast disease in different scales, and cascaded fusion. Google LeNet uses its structure depth and width. In order to verify the effectiveness of the proposed method, we studied the hidden high dimension feature expression of complex noise hyperspectral images and trained Softmax classifier in a unified framework to predict and model panicle blast disease. In order to verify the effectiveness of the proposed method, 1 467 panicle plants collected in the field were selected as experimental objects. Gaia Field-F-V10, a portable outdoor hyperspectral imager, was used to photograph the hyperspectral images of panicle plants under natural illumination. According to the description of panicle blast disease, plant protection experts determine the panicle blast label. All hyperspectral image-label data pairs constitute the original data set for training and verification of GoogLeNet model. In this paper, the stochastic gradient descent algorithm is used to optimize the GoogLeNet model. Two kinds of data enhancement strategies are proposed to increase the size of training data, to prevent the model from overfitting and to improve its generalization performance. The experimental results show that the depth convolution model established by GoogLeNet can be used to detect rice panicle blast disease accurately. In order to overcome the difficulties of disease prediction by using spectral images under outdoor natural light conditions, the study of this kind of disease can be advanced to practical application.
【作者單位】： 華南理工大學電子與信息學院;華南農(nóng)業(yè)大學工程學院;廣東省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所;
【基金】：廣東省科技計劃公益研究與能力建設(shè)專項(2014A020208112) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金資助(CASRS-01-33)資助
【分類號】：S435.111.41;TP391.41

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本文編號：1567752