高原鼠兔是青藏高原特有物種之一。高原鼠兔在維護(hù)高原草地生態(tài)平衡的同時(shí)又容易泛濫成災(zāi)形成鼠害。準(zhǔn)確的預(yù)測高原鼠兔的種群數(shù)量并采取相應(yīng)的防治措施對減少鼠害的發(fā)生、維護(hù)高原草地生態(tài)平衡都具有重要意義。隨著機(jī)器視覺技術(shù)的快速發(fā)展,通過智能監(jiān)控設(shè)備獲取高原鼠兔種群數(shù)量成為可能。高原鼠兔目標(biāo)檢測與分割是獲取高原鼠兔種群數(shù)量的基礎(chǔ),而自然場景下的高原鼠兔圖像,目標(biāo)尺寸小、背景復(fù)雜、目標(biāo)特征不顯著,加大了目標(biāo)檢測與分割的難度。本文以Faster-RCNN模型為基礎(chǔ)的目標(biāo)檢測模型,針對Faster-RCNN模型中錨點(diǎn)框引入的重復(fù)采樣以及背景噪聲導(dǎo)致的目標(biāo)檢測精度低的問題,提出了基于語義分割的感興趣區(qū)域生成方法。該方法把感興趣區(qū)域的搜索問題轉(zhuǎn)化為前景與背景的二值語義分割問題;然后將語義分割所得的分割掩碼通過中值濾波以及連通域分析,直接得到感興趣區(qū)域的位置以及大小,避免了采用錨點(diǎn)框來生成感興趣區(qū)域,降低了背景噪聲對目標(biāo)檢測的影響。該方法簡化了目標(biāo)檢測模型的同時(shí)降低了計(jì)算復(fù)雜度。對自然場景下的高原鼠兔圖像目標(biāo)檢測的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本文提出的基于語義分割的感興趣區(qū)域生成方法與Faster-RCNN模型的RPN網(wǎng)絡(luò)... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

語義分割示意圖

碩士學(xué)位論文第2章數(shù)據(jù)采集及本文基本理論2.1數(shù)據(jù)采集工作為了模擬算法的落地場景，本文實(shí)驗(yàn)所用的數(shù)據(jù)全部來自于青藏高原高寒草甸生態(tài)環(huán)境中。本節(jié)就數(shù)據(jù)采集環(huán)境、數(shù)據(jù)特點(diǎn)和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行介紹。2.1.1數(shù)據(jù)采集環(huán)境甘南州碌曲縣位于青藏高原東北部（東經(jīng)""3635101～""1558102，北緯""215833～""484834），是典型的高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)。畜牧業(yè)是該地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)，碌曲縣草場豐富，但該區(qū)域鼠害頻發(fā)，草場出現(xiàn)大量的“黑土灘”，高原鼠兔大量繁殖，對當(dāng)?shù)氐男竽翗I(yè)造成一定的損失。為了獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，課題組在甘南州碌曲縣尕海湖所在自然保護(hù)區(qū)，采用固定架設(shè)的佳能EOS70D單反相機(jī)拍攝了不同場景、不同時(shí)段、不同天氣情況下的高原鼠兔圖像。2.1.2高原鼠兔圖像特點(diǎn)本文采用春季與冬季的高原鼠兔圖像作為目標(biāo)檢測與語義分割的研究對象。如圖2.1所示，圖(a)為春季所采集的高原鼠兔圖像；圖(b)為冬季陰天所采集的高原鼠兔圖像；圖(c)為冬季晴天所采集的高原鼠兔圖像。圖2.1不同季節(jié)下的高原鼠兔圖像從圖像可以看出高原鼠兔毛色呈保護(hù)色，與草地顏色相近，且隨著季節(jié)的變化，毛色也發(fā)生變化；在春季環(huán)境中，高寒草甸存在由高原鼠兔掘洞造成的“黑土灘”[75]，高原鼠兔常有站立其上，兩者顏色基本接近，更加難以進(jìn)行檢測；高原鼠兔體型較小，一般體長在7cm到10cm左右，目標(biāo)在整個(gè)圖像中占比較��；當(dāng)春、夏季草場草木茂盛，鼠兔目標(biāo)常會出現(xiàn)被遮擋的情況；從圖(b)和圖(c)可以看出，同一季節(jié)不同天氣情況下，環(huán)境光照變化也比較大。草場區(qū)域內(nèi)牛羊糞便、11

碩士學(xué)位論文脈沖頻率升高；當(dāng)沒有神經(jīng)沖動產(chǎn)生時(shí)，脈沖頻率較低。圖2.2生物神經(jīng)元結(jié)構(gòu)示意圖圖2.3生物神經(jīng)沖動編碼模式示意圖在生物神經(jīng)系統(tǒng)中，除了基礎(chǔ)的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有深遠(yuǎn)意義之外，生物的視覺系統(tǒng)組成對卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也有著重要影響。感受野是生物視覺系統(tǒng)中的重要結(jié)構(gòu)，通常一定數(shù)量的感受器通過視覺神經(jīng)纖維聯(lián)系到一起，而在中繼神經(jīng)集合中，通常一個(gè)中繼神經(jīng)節(jié)接收來自類似于同心圓結(jié)構(gòu)的具有拮抗作用的感受器的信號。這種同心圓結(jié)構(gòu)的組織構(gòu)成如圖2.4所示，通常有給光感受野和撤光感受野兩種類型的感受野存在，兩種感受野都是同心圓結(jié)構(gòu)，且圓環(huán)內(nèi)外是相互拮抗作用。圖2.4生物系統(tǒng)感受野示意圖圖2.4中(a)圖為撤光感受野、(b)圖為給光感受野；當(dāng)給(a)的中心以遮光處理，周圍給與光照，則與之相連的中繼神經(jīng)的神經(jīng)沖動達(dá)到最強(qiáng)；反之則神經(jīng)沖動最13


本文編號：3008557