基于改进DeepLabV3+的轻量化茶叶嫩芽采摘点识别模型OACSTPCD

[目的/意义]名优茶的采摘是茶产业中至关重要的环节,识别和定位名优茶嫩芽采摘点是现代化采茶过程中的重要组成部分。传统神经网络方法存在着模型体量大、训练时间长,以及应对场景复杂等问题。本研究以湖南省溪清茶园为实际场景,提出一种新型深度学习算法解决名优茶采摘点的精确分割难题。[方法]对传统的DeepLabV3+算法进行轻量化改进。首先,针对其模型体量大、训练时间长的问题,使用MobilenetV2网络提取图像的初始特征,并按照网络结构划分深浅层特征;其次,将高效通道注意力网络(Efficient Channel Attention Network,ECANet)与空洞空间卷积池化金字塔(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)模块结合,得到ECA_ASPP模块,并将深层特征输入到ECA_ASPP模块中进行多尺度特征融合以减少无效信息,将经过处理后的深浅层特征相加,随后通过卷积和上采样的方式对特征信息进行还原,得到分割结果;最后,通过对识别结果进行处理以获得茶叶嫩芽采摘点。[结果和讨论]改进后的DeepLabV3+在茶叶嫩芽数据集上的平均交并比达到93.71%,平均像素准确率达到97.25%,模型参数量由原来以Xception为底层网络的54.714 M下降至5.818 M。[结论]本研究在茶叶嫩芽结构分割上相对于原版DeepLabV3+的检测速度更快、参数量更小,同时保证了较高的准确率,为智能采茶机器人的采摘提供了新的定位方法。