Contando hojas densas bajo entornos naturales a través de un algoritmo de detección de objetos basado en aprendizaje profundo mejorado
Autores: Lu, Shenglian; Song, Zhen; Chen, Wenkang; Qian, Tingting; Zhang, Yingyu; Chen, Ming; Li, Guo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
La hoja es el órgano crucial para la fotosíntesis y la producción de nutrientes en las plantas; como tal, el número de hojas es uno de los principales indicadores con los que describir el desarrollo y crecimiento de un dosel. La forma irregular y distribución de las láminas, así como el efecto de la luz natural, hacen que el proceso de segmentación y detección de las láminas sea difícil. La adquisición inexacta de parámetros fenotípicos de las plantas puede afectar el juicio posterior del estado de crecimiento del cultivo y el rendimiento del mismo. Para abordar el desafío de contar hojas de plantas densas y superpuestas en entornos naturales, propusimos un algoritmo de detección de objetos basado en el aprendizaje profundo mejorado mediante la fusión de un módulo espacio a profundidad, un Módulo de Atención de Bloque Convolucional (CBAM) y un Atrous Spatial Pyramid Pooling (ASPP) en la red, y aplicando la función para mejorar la función de pérdida de predicción de objetos. Evaluamos nuestro método en imágenes de cinco especies de plantas diferentes recopiladas en entornos interiores y exteriores. Los resultados experimentales demostraron que nuestro algoritmo que cuenta hojas densas mejoró la precisión promedio de detección del 85% al 96%. Nuestro algoritmo también mostró un mejor rendimiento tanto en precisión de detección como en consumo de tiempo en comparación con otros algoritmos de detección de objetos de última generación.
Descripción
La hoja es el órgano crucial para la fotosíntesis y la producción de nutrientes en las plantas; como tal, el número de hojas es uno de los principales indicadores con los que describir el desarrollo y crecimiento de un dosel. La forma irregular y distribución de las láminas, así como el efecto de la luz natural, hacen que el proceso de segmentación y detección de las láminas sea difícil. La adquisición inexacta de parámetros fenotípicos de las plantas puede afectar el juicio posterior del estado de crecimiento del cultivo y el rendimiento del mismo. Para abordar el desafío de contar hojas de plantas densas y superpuestas en entornos naturales, propusimos un algoritmo de detección de objetos basado en el aprendizaje profundo mejorado mediante la fusión de un módulo espacio a profundidad, un Módulo de Atención de Bloque Convolucional (CBAM) y un Atrous Spatial Pyramid Pooling (ASPP) en la red, y aplicando la función para mejorar la función de pérdida de predicción de objetos. Evaluamos nuestro método en imágenes de cinco especies de plantas diferentes recopiladas en entornos interiores y exteriores. Los resultados experimentales demostraron que nuestro algoritmo que cuenta hojas densas mejoró la precisión promedio de detección del 85% al 96%. Nuestro algoritmo también mostró un mejor rendimiento tanto en precisión de detección como en consumo de tiempo en comparación con otros algoritmos de detección de objetos de última generación.