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基于改进P2PNet的猪只计数方法
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作者 陈韬 徐爱俊 +1 位作者 周素茵 叶俊华 《农业工程学报》 北大核心 2025年第11期209-218,共10页
猪只计数是现代养猪业的重要任务,对于评估养殖规模、优化饲养策略和提升经济效益具有关键作用。然而,复杂的猪场环境中,猪群密度高、遮挡多等因素使得计数准确性面临挑战。为此,该研究提出了一种基于人群计数模型P2PNet改进的猪只计数... 猪只计数是现代养猪业的重要任务,对于评估养殖规模、优化饲养策略和提升经济效益具有关键作用。然而,复杂的猪场环境中,猪群密度高、遮挡多等因素使得计数准确性面临挑战。为此,该研究提出了一种基于人群计数模型P2PNet改进的猪只计数模型PIG-P2PNet。首先,通过在P2PNet主干网络中引入高效通道注意力机制,有效捕捉通道间的依赖关系,增强了模型对重叠猪只的识别能力。其次,在P2PNet特征金字塔中集成坐标通道混洗注意力模块,强化了空间位置信息和通道特征的提取与交互能力,提升了模型在不同密度场景下的适应性;此外,设计了一种基于情景感知的匈牙利匹配算法,通过引入加权距离惩罚、不确定性成本和自适应密度惩罚,提高了匹配精度。最后,为应对背景与目标样本不平衡的问题,使用Focal Loss替换交叉熵损失,进一步提升了模型的分类准确性。PIG-P2PNet在自建的包含多种场景、视角和密度级别的猪只点标注数据集上的测试结果表明,其平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、均方根误差(root mean square error,RMSE)和归一化绝对误差(normalized absolute error,NAE)分别为0.873、1.502和0.040,比改进前分别降低了33.9%、22.1%和39.4%。相较于经典计数模型CSRNet、CANNet和CLTR,PIGP2PNet在MAE上分别降低了63.3%、54.5%和26.7%,在RMSE上降低了49.7%、47.1%和13.7%,在NAE上降低了73.5%、56.5%和35.5%。因此,该研究提出的PIG-P2PNet猪只计数模型准确性高、鲁棒性强,为猪只计数提供了一种创新性的技术方案。 展开更多
关键词 猪只计数 注意力机制 深度学习 匈牙利匹配算法 P2PNet
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基于改进YOLO v5n的猪只盘点算法 被引量:17
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作者 杨秋妹 陈淼彬 +3 位作者 黄一桂 肖德琴 刘又夫 周家鑫 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期251-262,共12页
猪只盘点是规模化养殖中的重要环节,为生猪精准饲喂和资产管理提供了依据。人工盘点不仅耗时低效,而且容易出错。当前已有基于深度学习的生猪智能盘点算法,但在遮挡重叠、光照等复杂场景下盘点精度较低。为提高复杂场景下生猪盘点的精度... 猪只盘点是规模化养殖中的重要环节,为生猪精准饲喂和资产管理提供了依据。人工盘点不仅耗时低效,而且容易出错。当前已有基于深度学习的生猪智能盘点算法,但在遮挡重叠、光照等复杂场景下盘点精度较低。为提高复杂场景下生猪盘点的精度,提出了一种基于改进YOLO v5n的猪只盘点算法。该算法从提升猪只目标检测性能出发,构建了一个多场景的生猪数据集;其次,在主干网络中引入SE-Net通道注意力模块,引导模型更加关注遮挡条件下猪只目标信息的通道特征。同时,增加了检测层进行多尺度特征融合处理,使模型更容易学习收敛并预测不同尺度的猪只对象,提升模型遮挡场景的检测性能;最后,对边界框损失函数以及非极大值抑制处理进行了改进,使模型对遮挡的目标有更好的识别效果。实验结果表明,与原YOLO v5n算法相比,改进算法的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)以及漏检率分别降低0.509、0.708以及3.02个百分点,平均精度(AP)提高1.62个百分点,达到99.39%,在复杂遮挡重叠场景下具有较优的精确度和鲁棒性。算法的MAE为0.173,与猪只盘点算法CClusnet、CCNN和PCN相比,分别降低0.257、1.497和1.567。在时间性能上,单幅图像的平均识别时间仅为0.056 s,符合实际猪场生产的实时性要求。 展开更多
关键词 猪只计数 目标检测 注意力机制 多尺度感知
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基于改进实例分割算法的智能猪只盘点系统设计 被引量:22
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作者 胡云鸽 苍岩 乔玉龙 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期177-183,共7页
基于图像处理的动物资产计数方法,不仅可以减少人工投入,还可以缩短生物资产的计数周期,但该方法受光照条件影响严重,并且当动物间相互挤压、遮挡时,计数精度较差。针对这些问题,该研究提出了一种基于图像实例分割算法的生猪计数网络。... 基于图像处理的动物资产计数方法,不仅可以减少人工投入,还可以缩短生物资产的计数周期,但该方法受光照条件影响严重,并且当动物间相互挤压、遮挡时,计数精度较差。针对这些问题,该研究提出了一种基于图像实例分割算法的生猪计数网络。针对光照和目标边缘模糊问题,利用拉普拉斯算子进行图像预处理。对Mask R-CNN网络的特征提取网络进行改进,在原始特征金字塔网络(Feature Pyramid Network,FPN)后面增加一条自底向上的增强路径,直接将低层边缘位置特征与高层特征相融合,提高对目标边缘轮廓的识别能力,对非极大值抑制过程和损失函数进行优化和改进,以提高分割精度。在河北丰宁、吉林金源和内蒙古正大3个试验猪场进行测试,验证本文网络的计数精度。采集设备在3个试验猪场共采集2400张图像,经图像预处理去除模糊和光线差的图像,从剩余的图像中随机选取共1250张图像作为原始数据集,其中丰宁猪场500张、金源猪场500张,正大猪场250张。将各猪场的原始数据集分别按2:2:1的比例分为3部分,包括训练集905张,验证集95张,测试集250张,对原始训练集和验证集进行数据增强,最终得到训练集图像1500张,验证集图像150张,测试集图想250张。河北和吉林的试验猪场,每栏猪只数目为12~22头,各测试100张图像,完全准确清点的图像比例分别为98%和99%,满足实际应用要求。内蒙古试验猪场的单栏猪只密度大,每栏猪只数目平均80头,测试50张图像,完全准确清点的图像比例为86%。该研究所提出的猪只盘点系统,通过修改网络增强图像中目标特征信息提取和优化边界框回归过程,减少由于光线差和遮挡导致的目标漏检情况,解决了基于图像分割算法的猪只盘点中光照、模糊以及遮挡等问题,能够满足单栏饲养密度为1.03~1.32头/m^2的养殖场的猪只盘点需求。 展开更多
关键词 图像处理 算法 目标检测 实例分割 猪只计数 深度学习 特征金字塔网络
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基于多尺度融合注意力机制的群猪检测方法 被引量:8
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作者 林华浦 张凯 +3 位作者 李浩 刘昱菲 陈子霖 马钦 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第21期188-195,共8页
群猪检测是现代化猪场智慧管理的关键环节。针对群猪计数过程中,小目标或被遮挡的猪只个体易漏检的问题,该研究提出了基于多尺度融合注意力机制的群猪检测方法。首先基于YOLOv7模型构建了群猪目标检测网络YOLOpig,该网络设计了融合注意... 群猪检测是现代化猪场智慧管理的关键环节。针对群猪计数过程中,小目标或被遮挡的猪只个体易漏检的问题,该研究提出了基于多尺度融合注意力机制的群猪检测方法。首先基于YOLOv7模型构建了群猪目标检测网络YOLOpig,该网络设计了融合注意力机制的小目标尺度检测网络结构,并基于残差思想优化了最大池化卷积模块,实现了对被遮挡与小目标猪只个体的准确检测;其次结合GradCAM算法进行猪只检测信息的特征可视化,验证群猪检测试验特征提取的有效性。最后使用目标跟踪算法StrongSORT实现猪只个体的准确跟踪,为猪只的检测任务提供身份信息。研究以育肥阶段的长白猪为测试对象,基于不同视角采集的视频数据集进行测试,验证了YOLOpig网络结合StongSORT算法的准确性和实时性。试验结果表明,该研究提出的YOLOpig模型精确率、召回率及平均精度分别为90.4%、85.5%和92.4%,相较于基础YOLOv7模型平均精度提高了5.1个百分点,检测速度提升7.14%,比YOLOv5、YOLOv7tiny和YOLOv8n 3种模型的平均精度分别提高了12.1、16.8和5.7个百分点,该文模型可以实现群猪的有效检测,满足养殖场管理需要。 展开更多
关键词 图像识别 机器视觉 注意力机制 多目标跟踪 YOLOv7 小目标检测 猪只计数
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