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基于视觉传感器的大田甘蓝对靶变量喷雾系统设计与试验
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作者 罗亚辉 李文 +5 位作者 蒋蘋 胡文武 孙超然 齐澳林 石毅新 庄腾飞 《农业机械学报》 北大核心 2026年第2期46-57,共12页
为改善甘蓝等高密度田间作物的机械化病虫害防治效果,解决传统的大田高地隙喷雾机农药用量大、作业效率低及存在的药液浪费等问题,本研究结合大田甘蓝的农艺特性,设计了一套基于视觉传感器识别的高地隙变量施药系统。利用Gemini 335型... 为改善甘蓝等高密度田间作物的机械化病虫害防治效果,解决传统的大田高地隙喷雾机农药用量大、作业效率低及存在的药液浪费等问题,本研究结合大田甘蓝的农艺特性,设计了一套基于视觉传感器识别的高地隙变量施药系统。利用Gemini 335型深度相机实时探测作物靶标,并融合脉宽调制技术(Pulse Width Modulation,PWM)实现农药的精准对靶变量喷洒。提出一种改进YOLO v8n的目标检测模型,通过田间试验测试,其检测精确率可达90.2%,提高1.5个百分点;检测速度提高7.6 f/s,模型的检测精度得以改善,可满足甘蓝田间防治精度需求。设计电磁阀占空比的流量开闭测试模型,进行不同占空比测试,不同喷雾压力拟合决定系数R2均大于0.9,相关性显著。对整个系统集成并进行田间试验,变量喷雾模式,对靶变量喷洒的靶心雾滴沉积密度明显高于常量喷雾,平均雾滴密度增量为21.53个/cm2,甘蓝靶心区域覆盖率可达23.8%,且沉积均匀性高,变异系数仅0.4%。相比常量喷雾模式下,甘蓝表面整体覆盖率提升5.2个百分点,能够实现按需对靶变量施药且满足甘蓝的病虫害防治要求,整套系统作业性能稳定。研究结果可为高密度蔬菜等作物的田间管理与病虫害治理提供方法和思路,为高地隙精准施药防治技术植保应用提供参考。 展开更多
关键词 大田甘蓝 变量施药 高地隙喷雾机 脉宽调制 视觉传感器 改进YOLO v8n算法
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基于颜色特征量化和改进YOLO v8的番茄成熟度分级检测方法
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作者 张领先 周沁 +4 位作者 姚天雨 裴鑫达 赵立群 满杰 钱井 《农业机械学报》 北大核心 2026年第2期193-202,224,共11页
番茄的成熟度与其品质密切相关,是生产中采摘和分拣等环节的重要依据。针对作物成熟度分级检测系统功能简单,人工升级系统成本较大的问题,本文以番茄为例,采集并构建自然场景下番茄图像数据集,设计以番茄果实成熟度分级算法为基础的番... 番茄的成熟度与其品质密切相关,是生产中采摘和分拣等环节的重要依据。针对作物成熟度分级检测系统功能简单,人工升级系统成本较大的问题,本文以番茄为例,采集并构建自然场景下番茄图像数据集,设计以番茄果实成熟度分级算法为基础的番茄图像半自动标注算法对采集后的数据进行标注,在YOLO v8模型基础上,将FPN结构替换为BiFPN结构实现更高效的多尺度特征融合,利用SE注意力机制对空间和通道进行融合特征提取,引入Focal SIoU损失函数对预测框与真实框之间的角度差异进行度量,构建基于颜色特征量化和改进YOLO v8的番茄成熟度分级检测模型YOLO v8BFS,识别番茄生长过程的5个不同成熟度。试验结果表明,本文模型较好地解决了自然复杂场景下番茄成熟度分级检测的错漏检问题,在模型浮点运算量(FLOPs)、参数量(Params)和内存占用量有少量增加的条件下,本文模型的平均精度均值为94.10%相较原模型YOLO v8提高3.0个百分点。通过与Faster R-CNN-Resnet50、YOLO v5、YOLO v7-tiny、YOLO v8、YOLO v10和YOLO 11目标检测模型对比,本文在检测精度具有显著优势,为番茄成熟度的检测提供了一种可靠的方法。 展开更多
关键词 番茄成熟度 自然场景 颜色特征量化 YOLO v8
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融合改进YOLO v8s-obb与NPRP-A的无人机遥感水稻估产方法
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作者 李继宇 李明霞 +5 位作者 李惠芬 高荣 卢广栋 刘婉卿 梁蕴婷 巫瀚 《农业机械学报》 北大核心 2026年第3期119-128,共10页
针对现有水稻估产方法忽略同种作物个体差异性及种植密度与单穗质量耦合影响,导致估产精度受限的核心问题,提出了一种融合改进YOLO v8s-obb模型与NPRP-A的水稻估产方法。通过优化YOLO v8s-obb结构,引入C2f_DCNv4模块、GSConv、EPSANet和... 针对现有水稻估产方法忽略同种作物个体差异性及种植密度与单穗质量耦合影响,导致估产精度受限的核心问题,提出了一种融合改进YOLO v8s-obb模型与NPRP-A的水稻估产方法。通过优化YOLO v8s-obb结构,引入C2f_DCNv4模块、GSConv、EPSANet和DAT注意力机制,提升模型对稻穗的多尺度精准检测能力。为提升估产结果的可信度,在水稻成熟期实地收割样本小区作物,采集实测产量数据作为模型验证参考,并引入高斯核密度估计与NPRP-A单穗质量建模方法,建立密度调控与单穗质量之间的非线性映射关系,实现估产精度提升。实验结果显示,在3个1 m^(2)估产小区中,本方法预测误差均低于5.3%,最小误差为2.2%,优于传统方法,展示出良好的实际应用前景。该研究为水稻高效、精准估产提供了可靠技术方案,也为智慧农业中的作物表型识别与产量分析提供了思路。 展开更多
关键词 稻穗检测 作物估产 单穗质量模型 YOLO v8s-obb NPRP-A 无人机遥感
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Automated Pipe Defect Identification in Underwater Robot Imagery with Deep Learning
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作者 Mansour Taheri Andani Farhad Ameri 《哈尔滨工程大学学报(英文版)》 2026年第1期197-215,共19页
Underwater pipeline inspection plays a vital role in the proactive maintenance and management of critical marine infrastructure and subaquatic systems.However,the inspection of underwater pipelines presents a challeng... Underwater pipeline inspection plays a vital role in the proactive maintenance and management of critical marine infrastructure and subaquatic systems.However,the inspection of underwater pipelines presents a challenge due to factors such as light scattering,absorption,restricted visibility,and ambient noise.The advancement of deep learning has introduced powerful techniques for processing large amounts of unstructured and imperfect data collected from underwater environments.This study evaluated the efficacy of the You Only Look Once(YOLO)algorithm,a real-time object detection and localization model based on convolutional neural networks,in identifying and classifying various types of pipeline defects in underwater settings.YOLOv8,the latest evolution in the YOLO family,integrates advanced capabilities,such as anchor-free detection,a cross-stage partial network backbone for efficient feature extraction,and a feature pyramid network+path aggregation network neck for robust multi-scale object detection,which make it particularly well-suited for complex underwater environments.Due to the lack of suitable open-access datasets for underwater pipeline defects,a custom dataset was captured using a remotely operated vehicle in a controlled environment.This application has the following assets available for use.Extensive experimentation demonstrated that YOLOv8 X-Large consistently outperformed other models in terms of pipe defect detection and classification and achieved a strong balance between precision and recall in identifying pipeline cracks,rust,corners,defective welds,flanges,tapes,and holes.This research establishes the baseline performance of YOLOv8 for underwater defect detection and showcases its potential to enhance the reliability and efficiency of pipeline inspection tasks in challenging underwater environments. 展开更多
关键词 yolo8 Underwater robot Object detection Underwater pipelines Remotely operated vehicle Deep learning
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基于DCT-YOLO的轻量化奶牛爬跨行为检测方法
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作者 潘浩文 何梦腾 +3 位作者 邓洪兴 许兴时 赵永杰 宋怀波 《农业机械学报》 北大核心 2026年第2期245-255,共11页
针对现有接触式奶牛发情检测装置成本高易造成奶牛应激反应,部分基于深度学习的检测方法存在复杂环境影响下识别精度不高、模型复杂度高及部署困难等问题,基于YOLO v8n模型提出了DCT-YOLO的轻量化奶牛爬跨行为与发情奶牛检测模型。首先... 针对现有接触式奶牛发情检测装置成本高易造成奶牛应激反应,部分基于深度学习的检测方法存在复杂环境影响下识别精度不高、模型复杂度高及部署困难等问题,基于YOLO v8n模型提出了DCT-YOLO的轻量化奶牛爬跨行为与发情奶牛检测模型。首先,骨干部分的特征提取与下采样采用YOLO v7的MPConv(MaxPool-Conv)模块提升模型对远景小目标奶牛爬跨行为的识别能力;其次,在检测头部分采用动态任务对齐检测头(Task align dynamic detection head,TADDH)融合爬跨行为与发情奶牛间的特征关联,达到通过爬跨行为这一显著特征增强网络对发情奶牛个体关注度的目的;上采样部分采用内容感知重组模块(Content-aware reassembly of features,CARAFE)通过跨维度交互进行发情奶牛特征增强。为了验证模型性能,标注了2 239幅图像用于模型训练与测试。试验结果表明,DCT-YOLO模型精确率为94.8%,召回率为80.1%,平均精度均值(mAP@0.5)为87.5%,浮点计算量为8.5×10^(9),参数量为2.08×10^(6),检测速度为256.41 f/s。与SSD、Faster R-CNN、YOLO v5n、YOLO v5s、YOLO v7-tiny、YOLO v8n和YOLO v8s目标检测模型相比,参数量分别降低91.19%、98.48%、16.93%、77.18%、65.41%、30.82%和81.31%,检测速度分别提高192.72、226.56、34.19、97.68、187.92、39.02、126.54 f/s,平均精度均值(mAP@0.5)仅比YOLO v8s低1.9个百分点,比其他模型的最高值高0.2个百分点,结果表明,模型取得了检测精度与速度的良好平衡。综上,本研究可为奶牛爬跨行为识别与发情奶牛定位等任务提供关键信息支撑。 展开更多
关键词 奶牛爬跨行为 YOLO v8 轻量化 CARAFE TADDH MPConv
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基于改进YOLO v8的水稻害虫检测方法
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作者 刘善梅 程焜 +2 位作者 翟瑞芳 陈阳 彭辉 《农业机械学报》 北大核心 2026年第4期317-326,共10页
为实现对复杂背景下多尺度水稻害虫的实时精准检测,构建了一个涵盖多种水稻害虫图像的数据集,提出了一种水稻害虫实时检测模型YOLO v8-FDI。该模型基于YOLO v8n架构,采用FasterNet作为主干网络,在保持对害虫特征敏感度的同时,优化了网... 为实现对复杂背景下多尺度水稻害虫的实时精准检测,构建了一个涵盖多种水稻害虫图像的数据集,提出了一种水稻害虫实时检测模型YOLO v8-FDI。该模型基于YOLO v8n架构,采用FasterNet作为主干网络,在保持对害虫特征敏感度的同时,优化了网络结构;通过引入Dynamic Head技术,模型能够动态调整输出层检测头,以更好地适应不同类型和尺寸的害虫特征,进而提升模型精度和泛化能力;通过采用Inner-IoU损失函数,模型在损失计算过程中能够自动调节比例因子,不仅加快了模型训练收敛速度,还进一步提高了模型性能。实验结果表明,YOLO v8-FDI模型处理单幅害虫图像平均时间为12.43 ms,具备每秒处理超过80帧图像能力,满足了实际应用中的实时性要求。在测试集上,YOLO v8-FDI模型的精确率、平均精度均值(mAP@0.5:0.95)和F1分数分别为97.7%、94.0%和97.2%,相较于YOLO v3-tiny、YOLO v5n、YOLO v7-tiny、YOLO v8n、YOLO v9t和YOLO v10n模型,精确率分别提升5.2、2.7、6.7、3.4、2.2、3.2个百分点;mAP@0.5:0.95分别提升10.8、5.4、18.1、2.3、1.0、6.4个百分点;F1分数分别提升2.6、2.0、4.9、1.2、1.3、2.9个百分点。所构建的YOLO v8-FDI模型实现了复杂背景下多尺度水稻害虫实时精准检测,可为农业害虫实时监测提供技术支撑。 展开更多
关键词 水稻 害虫检测 YOLO v8n FasterNet Dynamic Head
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AlodgeNet:一种基于无人机RGB图像的紫花苜蓿倒伏识别方法
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作者 葛永琪 唐道统 +2 位作者 刘瑞 朱子欣 李昂 《江苏农业学报》 北大核心 2026年第1期90-98,共9页
针对复杂大田场景中紫花苜蓿倒伏区域边界模糊、形状不规则及小范围倒伏难以准确识别的问题,本研究提出一种基于无人机RGB(R、G、B分别表示红、绿、蓝)图像的紫花苜蓿倒伏识别方法——AlodgeNet模型。为提升模型对不规则形状与小面积倒... 针对复杂大田场景中紫花苜蓿倒伏区域边界模糊、形状不规则及小范围倒伏难以准确识别的问题,本研究提出一种基于无人机RGB(R、G、B分别表示红、绿、蓝)图像的紫花苜蓿倒伏识别方法——AlodgeNet模型。为提升模型对不规则形状与小面积倒伏特征的捕捉能力,并增强空间层次结构学习,在YOLO v8x-seg网络中引入大型可分离卷积核注意力(LSKA)机制和空间深度转化卷积(SPD-Conv),以替换原网络中的部分卷积层。同时在宁夏引黄灌区,通过无人机采集了不同飞行高度(5.0 m、7.5 m、10.0 m)与生育期的紫花苜蓿倒伏RGB图像,并以此构建数据集对模型进行训练。试验结果表明,AlodgeNet模型对飞行高度10.0 m采集图像中紫花苜蓿倒伏区域的识别效果最好,且其对初花期采集图像中紫花苜蓿倒伏区域的识别性能高于分枝期。AlodgeNet模型精确率、召回率、交并比(IoU)阈值为0.50时的平均精度均值(mAP 50)和交并比(IoU)阈值从0.50到0.95(步长0.05)的平均精度均值(mAP 50∶95)分别达到84.9%、79.2%、83.8%和56.7%,整体性能优于YOLO v5x-seg模型、YOLO v10x-seg模型、YOLO v11x-seg模型、YOLO v8x-seg模型、RT-DETR模型和MASK-RCNN模型。相较于原始模型YOLO v8x-seg,AlodgeNet模型mAP 50和mAP 50∶95分别提升5.8个百分点和7.3个百分点。本研究结果为复杂大田环境下紫花苜蓿倒伏的快速识别与面积估算提供了一种高效、便捷的监测手段,有助于实现精准农业中的倒伏灾情评估与管理决策支持。 展开更多
关键词 深度学习 YOLO v8x-seg算法 紫花苜蓿倒伏 飞行高度
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基于MSCS-YOLO的非结构化环境中草莓成熟度识别
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作者 王永胜 丁宇 +2 位作者 张若晨 许洪光 范玥 《农业机械学报》 北大核心 2026年第4期296-308,共13页
针对草莓个体较小、个体间遮挡严重的问题,提出了一种基于MSCS-YOLO的非结构化环境中草莓成熟度识别方法。在YOLO v8n模型的Neck部分引入多尺度扩展注意力机制(Multi-scale dilated attention,MSDA),扩大模型的感受野,解决草莓果实较小... 针对草莓个体较小、个体间遮挡严重的问题,提出了一种基于MSCS-YOLO的非结构化环境中草莓成熟度识别方法。在YOLO v8n模型的Neck部分引入多尺度扩展注意力机制(Multi-scale dilated attention,MSDA),扩大模型的感受野,解决草莓果实较小、特征易被忽略的问题。同时,利用改进的C2f-Triplet attention结构替换Neck部分的C2f结构,从3个维度更全面地捕捉草莓图像的信息,增强模型在果实遮挡情况下的目标识别能力。将改进的SAHead检测头嵌入到YOLO v8n模型,提升模型在非结构化环境中对不同成熟度草莓的识别精度。试验结果表明,MSCS-YOLO模型在成熟、中等成熟及未成熟3类草莓识别的任务中,平均精度均值达到94.22%,较YOLO v8n和RTDETR-L模型分别提高1.38、5.42个百分点;对成熟和中等成熟草莓识别平均精度分别达到96.35%和92.00%,较YOLO v8n模型分别高0.82、3.66个百分点。MSCS-YOLO模型在各种光照条件下(包括夜晚、晴天、直射阳光和光线照射)都展现了更佳的识别表现和更高的准确性。此外,改进模型内存占用量为6.42 MB,相较于YOLO v7-tiny和YOLO v9c模型分别减少45.22%和86.93%,在保持与YOLO v8n相近模型体积的同时,实现了精度与效率的协同优化。因此,MSCS-YOLO模型在资源有限的环境中更具部署和应用的优势,为后期对草莓成熟度的实际应用提供了可靠的技术支持。 展开更多
关键词 非结构化环境 草莓成熟度识别 SAHead YOLO v8n
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面向圈养模式的智能精准投喂系统研究
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作者 黄凰 成佳卿 +4 位作者 简凡皓 陈焯然 黄磊 李潇 刘子乾 《农业机械学报》 北大核心 2026年第2期109-120,共12页
随着水产养殖业的快速发展,过度投喂导致饵料浪费与水质污染及投喂不足所引发的鱼群生长营养不良等问题愈发凸显,针对圈养模式,提出了一种基于视觉与多种传感器的圈养模式智能精准投喂系统,对RGB图像、深度图像、压强传感器和加速度传... 随着水产养殖业的快速发展,过度投喂导致饵料浪费与水质污染及投喂不足所引发的鱼群生长营养不良等问题愈发凸显,针对圈养模式,提出了一种基于视觉与多种传感器的圈养模式智能精准投喂系统,对RGB图像、深度图像、压强传感器和加速度传感器等多源数据融合实时量化成年鱼摄食强度并实现精准投喂控制。以改进的YOLO v8n-seg模型为核心进行RGB图像分割,将水面波动状态分为强、弱和无3种状态;在水面状态分割区域内采用HSV颜色检测方法对水面鱼饵进行面积检测;通过帧差法分析深度图像连续两帧的深度差异,将水面波动量化为强、弱、无3个等级;利用压强传感器和加速度传感器采集的数据提取关键特征,通过随机森林模型对鱼群摄食状态进行分类弥补单一视觉特征的局限性。通过加权融合策略将5类数据决策模块的结果进行融合并建立实时投喂决策模型。多次实地试验结果表明,投饵系统摄食强度评估精度达到95.45%,投喂误差率仅为1.72%,能够准确识别鱼群摄食强度,有效减少饵料浪费和水体污染,在实际圈养模式环境中具有较好的实用性和实时性。 展开更多
关键词 智能精准投喂 摄食强度 多源数据融合 YOLO v8n-seg 帧差法 随机森林
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基于机器视觉的架空输电线路绝缘子状态检测技术
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作者 张伟 俄则有哈 《电气技术与经济》 2026年第1期61-63,67,共4页
作为电网稳定运行的关键设施,架空输电线路绝缘子长期受恶劣环境影响易出现裂纹、闪络、锈蚀等缺陷,严重威胁电力系统安全。传统人工巡检效率低、成本高且主观性强,难以满足实时监控需求。为此,本文提出一种基于机器视觉的架空输电线路... 作为电网稳定运行的关键设施,架空输电线路绝缘子长期受恶劣环境影响易出现裂纹、闪络、锈蚀等缺陷,严重威胁电力系统安全。传统人工巡检效率低、成本高且主观性强,难以满足实时监控需求。为此,本文提出一种基于机器视觉的架空输电线路绝缘子状态检测技术,针对绝缘子检测中目标尺寸小、背景复杂等问题,对YOLO v8模型进行改进,提出自适应锚框、多尺度特征融合和注意力机制等措施,并在实际架空输电线路上进行验证。实验结果表明,改进模型在各类缺陷检测上均取得较高的准确率和召回率,为电力系统安全维护提供了有力技术支撑。 展开更多
关键词 架空输电线路 绝缘子检测 机器视觉 YOLO v8 缺陷检测
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基于深度学习的多用表图像识别技术研究
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作者 樊亮 岳瀚 《计量与测试技术》 2026年第1期44-47,共4页
手持式数字多用表的自动校准涉及图像识别领域,为更好地实现小目标“-”及“.”的识别,本文基于YOLO v8n网络模型,引入注意力机制来强化特征提取,通过设计的4D检测头,有效增强模型对细粒度特征的捕捉能力,并进行实验验证。结果表明,改... 手持式数字多用表的自动校准涉及图像识别领域,为更好地实现小目标“-”及“.”的识别,本文基于YOLO v8n网络模型,引入注意力机制来强化特征提取,通过设计的4D检测头,有效增强模型对细粒度特征的捕捉能力,并进行实验验证。结果表明,改进后的模型mAP50-95优于原始YOLO v8n 3.24%,且自动校准系统的校准时间与手动相比提高了61%。 展开更多
关键词 手持式数字多用表 校准 YOLO v8n 图像识别 小目标
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基于改进YOLO v8n网络的番茄成熟度实时检测算法 被引量:8
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作者 任晶秋 万恩晗 +2 位作者 单蜜 张光华 卢为党 《农业机械学报》 北大核心 2025年第3期374-382,450,共10页
为应对番茄采摘面临的果农老龄化、劳动力短缺和人工成本上涨等挑战,解决在复杂果园环境下番茄采摘机器人视觉系统成熟度检测精度低和实例分割不准确等问题,本文提出一种基于改进YOLO v8n网络的番茄成熟度实时检测算法。首先,通过在YOLO... 为应对番茄采摘面临的果农老龄化、劳动力短缺和人工成本上涨等挑战,解决在复杂果园环境下番茄采摘机器人视觉系统成熟度检测精度低和实例分割不准确等问题,本文提出一种基于改进YOLO v8n网络的番茄成熟度实时检测算法。首先,通过在YOLO v8n网络中引入通道嵌入位置注意力模块和改进大核卷积块注意力模块,能够在浅层网络保留番茄目标位置信息,建立目标区域之间的长距离依赖关系,从而增加YOLO v8n网络对显著番茄特征的关注。然后,在LaboroTomato数据集上进行了对比实验,改进YOLO v8n相较于原YOLO v8n网络,检测和分割的mAP@50和mAP@50-95分别提高0.4、1.4个百分点和0.3、1.2个百分点。最后,实现了改进YOLO v8n网络在低成本、低算力和低功耗的Jetson Nano平台上的轻量化部署,模型内存占用量由满溢减少到2.4 GB,推理速度加倍。该研究可为番茄采摘机器人在复杂场景下实时、准确检测番茄成熟度提供技术支撑。 展开更多
关键词 番茄成熟度 目标检测 YOLO v8n 注意力模块 轻量化 Jetson Nano
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基于改进YOLO v8的玉米大豆间套复种作物行导航线提取方法 被引量:2
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作者 朱惠斌 李仕 +3 位作者 白丽珍 王明鹏 贾宇轩 兰冀贤 《农业机械学报》 北大核心 2025年第6期205-217,共13页
针对玉米大豆间套复种场景下导航线提取算法在复杂农田环境中精度低和适应性差等问题,提出一种基于改进YOLO v8的作物行间导航线提取方法,以提升自主移动底盘在田间作业中的导航精度。针对玉米大豆作物行间专项分割任务,以YOLO v8为基... 针对玉米大豆间套复种场景下导航线提取算法在复杂农田环境中精度低和适应性差等问题,提出一种基于改进YOLO v8的作物行间导航线提取方法,以提升自主移动底盘在田间作业中的导航精度。针对玉米大豆作物行间专项分割任务,以YOLO v8为基础融合StarNet网络,并优化检测头构建了StarNet-YOLO主干网络。通过自主设计的ASPPFE模块、深度可分离卷积和CSE结构等策略优化,同时利用LAMP剪枝算法对其轻量化。此外,引入Douglas-Peucker算法获取逼近作物行间轮廓,并提出评分机制确定轮廓的起始线段和终点线段中点,进而实现作物行导航线的精确拟合。消融试验结果表明,ASPPFE的mAP50seg(交并比为0.5时实例分割的平均精度均值)达到99.5%,其mAP50-95seg(交并比为0.5~0.95时实例分割的平均精度均值)比SPPELAN、SPPF和ASPPF分别提升1.0、1.0、0.4个百分点。经剪枝率25%优化后的StarNet-YOLO网络,mAP50-95seg仅降低0.02个百分点,而推理速度从390 f/s提升至563 f/s,浮点运算量从7.2×10^(9)降至4.7×10^(9)。在同一数据集下对YOLO v5、YOLO v7、YOLO v8和改进YOLO v8进行对比发现,StarNet-YOLO网络mAP50-95seg比其他3种算法分别提升5.5、4.8、2.8个百分点。作物行间导航线拟合验证结果表明,平均角度误差和距离误差分别为2.01°和23.17像素。在复杂农田环境下本文导航线提取算法表现出优异性能,实现检测速度与精度平衡,为玉米大豆等农作物田间作业自主机器人视觉导航提供了新的技术思路。 展开更多
关键词 玉米大豆间套复种 作物行间检测 导航线提取 改进YOLO v8 多尺度融合
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基于YOLO v8-TRP模型的小麦麦穗识别方法 被引量:1
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作者 苑迎春 耿俊 +2 位作者 许楠 何振学 王克俭 《农业机械学报》 北大核心 2025年第11期499-508,共10页
针对麦穗个体在图像中显著性不足导致的目标特征提取不充分及识别准确率低的问题,提出一种基于YOLO v8-TRP的小麦麦穗识别方法。该方法在骨干网络前设计三注意力融合(Triple attention fusion, TAF)模块,通过结合多头自注意力(MHSA)、... 针对麦穗个体在图像中显著性不足导致的目标特征提取不充分及识别准确率低的问题,提出一种基于YOLO v8-TRP的小麦麦穗识别方法。该方法在骨干网络前设计三注意力融合(Triple attention fusion, TAF)模块,通过结合多头自注意力(MHSA)、像素注意力(PA)和通道注意力(CA),在保留麦穗细节信息不被破坏的前提下,充分提高了麦穗目标与其他复杂背景的对比度。并在骨干网络中引入感受野注意力卷积(RFAConv)和CBAM注意力机制改进卷积模块,使模型在提取特征时,能在感受野范围内为麦穗目标加权,有效提升了模型对麦穗目标的特征提取能力和查全率。同时在模型颈部和头部增加P2小目标层,提高模型的小目标检测能力和查准率。实验结果表明,在Global Wheat Head Detection 2021(GWHD2021)公开数据集上,改进模型的平均精度均值达到92.5%,相较于原模型提高2.9个百分点。改进模型在公共数据集WEDD、Spike、RGWHD、ACID和自建数据集HBAUW(Hebei Agricultural University Wheat)上的平均精度均值较原模型平均提升4.6个百分点,充分说明该模型能够有效提升复杂背景下小麦麦穗的检测精度。 展开更多
关键词 麦穗识别 公开数据集 YOLO v8n RFAConv CBAM
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基于YOLO v8-SD的预切式甘蔗种质量检测方法研究 被引量:1
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作者 李尚平 覃勇华 +2 位作者 黄伟斌 李凯华 闫清林 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期457-467,共11页
甘蔗种质量检测是甘蔗预切备种过程中的关键环节。针对实际备种场景中环境复杂、边缘设备计算资源受限的问题,提出一种基于改进YOLO v8n的轻量化甘蔗种质量检测方法。通过引入混合局部通道注意力(Mixed local channel attention,MLCA)... 甘蔗种质量检测是甘蔗预切备种过程中的关键环节。针对实际备种场景中环境复杂、边缘设备计算资源受限的问题,提出一种基于改进YOLO v8n的轻量化甘蔗种质量检测方法。通过引入混合局部通道注意力(Mixed local channel attention,MLCA)和部分卷积(PConv)改进网络结构,有效减少模型的冗余计算并增强对关键特征的关注能力;在颈部网络使用DySample动态上采样,以更准确地获取特征点的边界和细节信息;此外,采用重参数化的共享卷积结构对检测头进行改进,进一步减少模型的复杂度;最终形成了甘蔗种质量检测模型YOLO v8-SD,将其结合单目相机测距算法,实现蔗种切口与相邻蔗节的距离测算。试验表明,YOLO v8-SD模型的mAP50达98.3%,帧检测速率为142.9 f/s,模型内存占用量为3.45 MB,相较原始模型参数量和浮点运算量分别减少47.8%和33.3%,模型内存占用量减小41.9%,帧率提升7.8 f/s。此外,使用本文方法的切口距离测算平均相对误差小于6.1%。将改进后的模型部署在NVIDIA Jetson Orin NX开发板上配合甘蔗种筛选系统进行样机试验,试验结果表明,对于不同品种甘蔗种质量检测的平均准确率为97.33%,满足实际应用需求。 展开更多
关键词 预切式甘蔗种 质量检测 轻量化 YOLO v8 边缘端部署
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基于双目相机和深度学习的鱼类摄食强度分析方法 被引量:3
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作者 俞国燕 钱利文 +1 位作者 刘皞春 何子健 《农业机械学报》 北大核心 2025年第3期403-413,424,共12页
为精确判别深海网箱养殖中鱼类摄食强度,实现精量投喂,以金鲳鱼进食时造成的水花为研究对象,利用双目相机拍摄到的深度图像进行非侵入性的摄食强度分析,提出一种基于双目相机和深度学习的水花面积语义分割和计算方法。首先,为了使模型... 为精确判别深海网箱养殖中鱼类摄食强度,实现精量投喂,以金鲳鱼进食时造成的水花为研究对象,利用双目相机拍摄到的深度图像进行非侵入性的摄食强度分析,提出一种基于双目相机和深度学习的水花面积语义分割和计算方法。首先,为了使模型能够在低成本的边缘设备上部署,通过StarNet和BiFPN以及自主设计的SCD-Head共享卷积检测头对YOLO v8n-seg进行改进,提出轻量化的YOLO v8n-SBS模型。在精度提升3.2个百分点的同时,参数量与浮点运算量分别减少71%和36%。其次,为降低设备成本,采用双目相机,基于深度信息利用线性回归提出水花面积计算模型DI。最终,两个模型结合为YOLO v8n-SBS-DI,该模型能够对水花进行分割并计算面积,以便通过水花面积变化趋势评估摄食强度。海上试验计算结果显示,水花面积R^(2)为0.914,RMSE为0.973 m^(2),MAE为0.870 m^(2)。试验结果表明,该模型具有较强鲁棒性,满足复杂环境下水花面积计算需求,可为判别鱼类摄食强度提供技术支持。 展开更多
关键词 深海网箱养殖 鱼类摄食 YOLO v8n-seg 轻量化 双目相机 语义分割
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基于改进YOLO v8的苹果叶片病害检测研究 被引量:2
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作者 徐洪丽 安凤 史宇轩 《农业机械学报》 北大核心 2025年第10期530-538,共9页
针对当前苹果叶片病害目标检测算法在复杂环境中实时性差、精度低、存在误检和漏检的问题,本文聚焦于苹果叶片上常见的黑腐病、灰斑病、锈病和疮痂病,构建一种基于改进YOLO v8的苹果叶片病害检测模型。首先,将传统卷积操作(Conv)替换为... 针对当前苹果叶片病害目标检测算法在复杂环境中实时性差、精度低、存在误检和漏检的问题,本文聚焦于苹果叶片上常见的黑腐病、灰斑病、锈病和疮痂病,构建一种基于改进YOLO v8的苹果叶片病害检测模型。首先,将传统卷积操作(Conv)替换为局部卷积(PConv),并基于局部卷积设计出C2f_Faster模块,用于替换主干网络中的C2f模块,在降低模型计算量同时而不影响其精度;其次,在空间金字塔池化模块(SPPF)之后添加三重注意力机制,提升复杂背景下特征提取能力;最后,将YOLO v8中的损失函数CIoU替换为基于最小点距离交并比损失函数MPDIoU以提升病害目标定位准确率。验证实验表明,针对自然场景采集的苹果叶片病害图像数据集,优化后网络架构的计算量、参数量等指标相较于原YOLO v8n基线模型分别下降20.9%和23%。同时,精确率、召回率和mAP@0.5分别提高1.5、2.9、2.2个百分点,分别达到89.2%、91.4%、94.6%。对比YOLO v3、YOLO v5、YOLO v8n、YOLO v9n、YOLO v10n模型,mAP@0.5分别提高3.5、3.0、2.2、2.4、2.6个百分点。本研究提出的方法在维持实时处理性能的基础上显著提升了识别准确率,为苹果叶片病害边缘计算检测系统的开发提供了可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 苹果叶片 病害检测 深度学习 YOLO v8n 三重注意力机制
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基于YOLO v8和CBAM的飞行器旋转机械部件故障诊断 被引量:1
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作者 王晓光 院老虎 马乐 《河南科技》 2025年第12期49-55,共7页
【目的】为解决现有方法在旋转机械故障诊断中存在小目标故障特征检测不精确、提取信息丢失和诊断精度低等问题,提出一种基于YOLO v8和卷积注意力模块(CBAM)的故障诊断模型。【方法】首先,以基于Morlet小波的连续小波变换(CWT)为最优小... 【目的】为解决现有方法在旋转机械故障诊断中存在小目标故障特征检测不精确、提取信息丢失和诊断精度低等问题,提出一种基于YOLO v8和卷积注意力模块(CBAM)的故障诊断模型。【方法】首先,以基于Morlet小波的连续小波变换(CWT)为最优小波基(WBF),将原始振动信号变换为具有增强故障特征的时频图像,形成实验训练样本。其次,将卷积块注意模块(CBAM)融合到YOLO v8网络Backbone中,以抑制不必要的特征,增强故障特征提取能力,形成YOLO v8-CBAM故障诊断模型,并将试验训练样本输入该模型进行训练,提取故障特征得到最优模型。最后,在不同的轴承数据集上完成故障的分类。【结果】该模型在CWRU数据集和Paderborn Univer⁃sity数据集的故障分类诊断精度分别达到100%和98.11%,验证了其有效性。【结论】试验结果表明,该模型与现有先进方法相比优势明显,为飞行器旋转机械部件故障诊断提供了新的方向。 展开更多
关键词 YOLO v8 注意力机制 飞行器 旋转机械 故障诊断
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基于深度学习的土壤学文献图形数值抽取技术框架初步构建
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作者 刘杰 马海艺 +3 位作者 郭志英 郏梦思 王昌昆 潘贤章 《土壤》 北大核心 2025年第2期445-451,共7页
针对土壤学文献中图形数值抽取效率低的问题,本文提出了基于深度学习的图形数值抽取技术框架。首先,对土壤学文献图形中常见要素及其表示符号进行梳理,并收集相关图形进行标注,形成训练数据集;然后,利用基于全局图像信息的YOLOv8模型,... 针对土壤学文献中图形数值抽取效率低的问题,本文提出了基于深度学习的图形数值抽取技术框架。首先,对土壤学文献图形中常见要素及其表示符号进行梳理,并收集相关图形进行标注,形成训练数据集;然后,利用基于全局图像信息的YOLOv8模型,通过多轮迭代优化训练适合于土壤学文献图形要素的识别模型;最后,研发图像坐标到数值坐标的转换算法,实现二维散点和柱状图数值的自动提取。经独立样本检验,所训练的模型可有效识别文献中的图形要素,且解算的数值与手工提取结果高度吻合(线性回归决定系数R^(2)大于0.99)。据此,本文构建的基于深度学习的图形数值抽取技术框架具有较强的可行性,为土壤学文献中图形数据进一步利用提供了一种新途径。 展开更多
关键词 深度学习 土壤学文献 图形要素识别 数值提取 YOLO v8
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基于轻量化YOLO v8和BoT-SORT的石斑鱼跟踪方法
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作者 段青玲 乔雅琪 +3 位作者 刘怡然 冯晓晓 冉逊 刘春红 《农业机械学报》 北大核心 2025年第9期667-676,共10页
水产养殖中,鱼类跟踪是实现鱼类行为监测、水质异常报警、鱼类生长状况评估的基础,但现有方法存在计算耗时长、模型占用空间大、在边缘端设备部署困难等问题。针对上述问题,本文以石斑鱼为研究对象,提出一种基于轻量化YOLO v8与BoT-SOR... 水产养殖中,鱼类跟踪是实现鱼类行为监测、水质异常报警、鱼类生长状况评估的基础,但现有方法存在计算耗时长、模型占用空间大、在边缘端设备部署困难等问题。针对上述问题,本文以石斑鱼为研究对象,提出一种基于轻量化YOLO v8与BoT-SORT的石斑鱼跟踪方法,该方法包括目标检测和目标跟踪两个阶段。在目标检测中,采用YOLO v8m作为基线网络,引入卷积模块FasterConv以减少参数量;加入EMA(Excitation and modulation attention)机制以保持模型精度;使用多尺度特征融合模块Fusion并调整Neck网络结构以提高模型的特征融合能力。在目标跟踪部分,BoT-SORT算法简化了鱼体的运动状态变量,加入相机运动补偿(Camera motion compensation,CMC)以应对鱼体外观剧烈变化,最后利用ResNeST50网络提取较高置信度检测框内鱼体的外观特征,实现了鱼体跟踪。在自建的石斑鱼数据集上进行了训练和验证,目标检测模型mAP@0.5为95.80%;其模型内存占用量为23.7 MB,相较原始YOLO v8m模型降低54.42%;将本文的轻量化目标检测模型应用到BoT-SORT算法,MOTA为78.774%,FPS达到28.20 f/s,在对比实验中综合性能大幅超过SORT、DeepMoT等算法。本方法可以实现石斑鱼的检测与跟踪,为石斑鱼的养殖提供技术支撑。 展开更多
关键词 石斑鱼 目标检测 目标跟踪 YOLO v8 BoT-SORT 轻量化
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