基于注意力机制的轻量化YOLO v5s蓝莓检测算法

为实现自然环境下蓝莓的精确快速检测,在YOLO v5s的基础上提出了一种结合轻量级网络和注意力机制的改进算法。首先,在主干网络和检测头的位置去除了最大目标检测层的结构,因而降低模型的参数量,增强模型对小目标的检测能力。其次,将MHSA(Multi‐head self‐attention,多头自注意力)替换了SPPF(Spatial pyramid pooling‐fast,快速空间金字塔池化)前面的C3模块,使模型学习到更全面的特征表示,增强模型对蓝莓图像中复杂空间关系和上下文信息的理解能力。最后,在C3模块中加入了S-PSA(Sequential polarized self‐attention,顺序极化自注意力),以便模型能够更好地捕捉特征图中相邻区域之间的上下文依赖关系。结果表明,改进后的YOLO v5s算法对成熟、半成熟和未成熟蓝莓的检测精度分别提升1.2、4.4、2.6百分点,平均精度提升2.7百分点,模型参数量减少76.0%。与当前主流轻量化目标检测模型相比,改进后的模型性能更加优越,能为自然环境下蓝莓采摘机器人视觉系统提供一种有效的方案。

基于轻量化YOLO v8s-GD的自然环境下百香果快速检测模型

为了提高百香果检测精度,并将深度学习模型部署在移动平台上,实现快速实时推理,本文提出一种基于改进YOLO v8s的轻量化百香果检测模型(YOLO v8s-GD)。使用聚集和分发机制(GD)替换颈部特征融合网络,提高模型对百香果图像特征信息跨层融合能力和模型泛化能力;通过基于层自适应幅度的剪枝(LAMP)修剪模型,损失一定精度换取减小模型体积,减少模型参数量,以实现在嵌入式设备上快速检测;运用知识蒸馏学习策略弥补因剪枝而损失的检测精度,提高模型检测性能。实验结果表明,对于自然环境下采集的百香果数据集,改进后模型参数量和内存占用量相比原YOLO v8s基线模型分别降低63.88%和62.10%,精确率(Precision)和平均精度(AP)相较于原模型分别提高0.9、2.3个百分点,优于其他对比模型。在Jetson Nano和Jetson Tx2嵌入式设备上实时检测帧率(FPS)分别为5.78、19.38 f/s,为原模型的1.93、1.24倍。因此,本文提出的改进后模型能够有效检测复杂环境下百香果目标,为实际场景中百香果自动采摘等移动端检测设备部署和应用提供理论和技术支持。

基于改进YOLO v8s的羊只行为识别方法

羊只站立、行走、采食等日常行为与其健康状况密切相关,高效、准确的羊只行为识别有助于疾病检测,对实现羊只健康预警具有重要意义。针对目前羊只多行为识别检测大多基于传感器等接触式设备,羊只活动受限,行为具有局限性,且群体养殖环境下,羊只行为多样、场景复杂、存在遮挡等造成的行为识别精度低等问题,提出了一种基于改进YOLO v8s的羊只行为识别方法。首先,引入SPPCSPC空间金字塔结构增强了模型的特征提取能力,提升了模型的检测精度。其次,新增P2小目标检测层,增强了模型对小目标的识别和定位能力。最后,引入多尺度轻量化模块PConv和EMSConv,在保证模型识别效果的同时,降低了模型参数量和计算量,实现了模型轻量化。实验结果表明,改进YOLO v8s模型对羊只站立、行走、采食、饮水、趴卧行为平均识别精度分别为84.62%、92.58%、87.54%、98.13%和87.18%,整体平均识别精度为90.01%。与Faster R-CNN、YOLO v5s、YOLO v7、YOLO v8s模型相比,平均识别精度分别提高12.03、3.95、1.46、2.19个百分点。研究成果可为羊只健康管理和疾病预警提供技术支撑。

基于S7-300PLC的净水厂V型滤池控制系统设计思路探究

净水厂是城市供水的主要来源,净水厂出厂水质的安全可靠是确保安全饮用水的首要任务。滤池是净水厂工艺流程中水处理关键环节,对出厂水质产生直接影响。随着科技的发展和进步,实现净水厂滤池自动化高效运行,本文围绕基于S7-300 PLC的净水厂V型滤池控制系统设计展开一系列的探讨,分析研究了净水厂V型滤池在正常过滤过程和反冲洗功能的难点和解决方法,并实现净水厂V型滤池在正常过滤过程和反冲洗功能控制系统精确控制,经过三亚市某水厂的实际运行检验,系统可靠稳定,同时使得净水厂出厂水质符合生活饮用水标准,希望能给净水厂V型滤池控制系统设计上带来一些帮助。

基于YOLO v5s的茶叶病虫害检测方法

茶叶病虫害是影响茶叶产量和质量的主要因素之一,茶叶病虫害的准确检测是有效治疗的前提。针对茶叶病虫害检测,通过基于YOLO v5s的算法对已知病虫害叶片的学习,获得能识别茶叶病虫害类别的检测模型。通过实验表明,基于YOLO v5s的检测模型比常用的Faster-RCNN在部分茶叶病虫害上具有更好性能,在实验环境下,对greenleafcicada、teainchworm等病虫害检测准确率超过了70%,对开发茶叶病虫害检测应用具有重要意义,同时,对提升茶叶产量和质量具有重要价值。

cyclin E、p53、CD44s、CD44v6与早期乳腺癌的相关性及预后预测分析

目的分析肿瘤组织的细胞周期素E(cyclin E)和p53、CD44s、CD44v6蛋白与早期乳腺癌的相关性及预后预测价值。方法选取2018年7月—2020年7月喀什地区第二人民医院收治的80例临床分期为Ⅰ~Ⅱ期的早期乳腺癌患者进行回顾性分析,将其分为恶性组;另选取同期喀什地区第二人民医院收治的80例通过病理学检验确诊为良性乳腺肿瘤患者,将其分为良性组。分别对两组患者留存的肿瘤组织进行免疫组化检测,检测cyclin E、p53、CD44s、CD44v6表达,并对比上述指标的阳性率,应用Spearman相关分析方法分析cyclin E、p53、CD44s、CD44v6与早期乳腺癌的相关性。所有患者均采取手术治疗,随后对80例早期乳腺癌患者进行3年随访,依照随访结果将患者分为2个亚组,即预后不良组(n=25)和预后良好组(n=55),对比两组患者一般临床特征及cyclin E、p53、CD44s、CD44v6阳性率,并应用Logistic回归分析cyclin E、p53、CD44s、CD44v6对早期乳腺癌预后的预测价值。结果恶性组患者cyclin E、p53、CD44s、CD44v6阳性率分别为42.50%、61.25%、77.50%、81.25%,明显高于良性组1.25%、5.00%、10.00%、12.50%(P<0.05);Spearman相关分析结果显示:cyclin E、p53、CD44s、CD44v6与早期乳腺癌呈正相关(P<0.05);预后良好组与预后不良组患者绝经情况、年龄、病理类型、治疗方式、三阴性乳腺癌、肿瘤大小、组织分化程度对比,差异无统计学意义(P>0.05),预后良好组与预后不良组患者临床分期、cyclin E、p53、CD44s、CD44v6阳性例数对比,差异有统计学意义(P<0.05);Logistic回归分析结果表明:cyclin E、p53、CD44s、CD44v6阳性表达为影响早期乳腺癌预后的独立影响因素(P<0.05)。结论cyclin E、p53、CD44s、CD44v6表达水平与乳腺癌的发生、发展具有明显关系,且上述指标呈阳性表达为早期乳腺癌预后不良的独立预测因素。

Evaluation of Technical Education by Using a Modern Structured MOODLE Laboratory Course, in Relation to Recent Data

E-learning platforms support education systems worldwide, transferring theoretical knowledge as well as soft skills. In the present study high-school pupils’, and adult students’ opinions were evaluated through a modern structured MOODLE interactive course, designed for the needs of the laboratory course “Automotive Systems”. The study concerns Greek secondary vocational education pupils aged 18 and vocational training adult students aged 20 to 50 years. The multistage, equal size simple random cluster sample was used as a sampling method. Pupils and adult students of each cluster completed structured 10-question questionnaires both before and after attending the course. A total of 120 questionnaires were collected. In general, our findings disclosed that the majority of pupils and adult students had significantly improved their knowledge and skills from using MOODLE. They reported strengthening conventional teaching, using the new MOODLE technology. The satisfaction indices improved quite, with the differences in their mean values being statistically significant.

基于改进YOLO v5s的奶山羊面部识别方法

为准确高效地实现无接触式奶山羊个体识别,以圈养环境下奶山羊面部图像为研究对象,提出一种基于改进YOLO v5s的奶山羊个体识别方法。首先,从网络上随机采集350幅羊脸图像构成羊脸面部检测数据集,使用迁移学习思想预训练YOLO v5s模型,使其能够检测羊脸位置。其次,构建包含31头奶山羊3844幅不同生长期的面部图像数据集,基于预训练的YOLO v5s,在特征提取层中引入SimAM注意力模块,增强模型的学习能力,并在特征融合层引入CARAFE上采样模块以更好地恢复面部细节,提升模型对奶山羊个体面部的识别精度。实验结果表明,改进YOLO v5s模型平均精度均值为97.41%,比Faster R CNN、SSD、YOLO v4模型分别提高6.33、8.22、15.95个百分点,比YOLO v5s模型高2.21个百分点,改进模型检测速度为56.00 f/s,模型内存占用量为14.45 MB。本文方法能够准确识别具有相似面部特征的奶山羊个体,为智慧养殖中的家畜个体识别提供了一种方法支持。

基于改进YOLO v5s的轻量化植物识别模型研究

为方便调查宁夏全区荒漠草原植物种类及其分布,需对植物识别方法进行研究。针对YOLO v5s模型参数量大,对复杂背景下的植物不易识别等问题,提出一种复杂背景下植物目标识别轻量化模型YOLO v5s-CBD。改进模型YOLO v5s-CBD在特征提取网络中引入带有Transformer模块的主干网络BoTNet(Bottleneck transformer network),使卷积和自注意力相结合,提高模型的感受野;同时在特征提取网络融入坐标注意力(Coordinate attention,CA),有效捕获通道和位置的关系,提高模型的特征提取能力;引入SIoU函数计算回归损失,解决预测框与真实框不匹配问题;使用深度可分离卷积(Depthwise separable convolution,DSC)减小模型内存占用量。实验结果表明,YOLO v5s-CBD模型在单块Nvidia GTX A5000 GPU单幅图像推理时间仅为8 ms,模型内存占用量为8.9 MB,精确率P为95.1%,召回率R为92.9%,综合评价指标F1值为94.0%,平均精度均值(mAP)为95.7%,在VOC数据集平均精度均值可达80.09%。相比YOLO v3-tiny、YOLO v4-tiny和YOLO v5s,改进模型内存占用量减小,平均精度均值提升。模型YOLO v5s-CBD在公开数据集和宁夏荒漠草原植物数据集都有良好的鲁棒性,推理速度更快,且易于部署,已应用在宁夏荒漠草原移动端植物图像识别APP和定点生态信息观测平台,可用来调查宁夏全区荒漠草原植物种类和分布,长期观测和跟踪宁夏盐池县大水坑、黄记场、麻黄山等地植物生态信息。

基于YOLO v5s和改进SORT算法的黑水虻幼虫计数方法

目前农业环境下的无序目标的精确计数有很高的应用需求,这种计数对其生物量、生物密度管理起到了重要的指导作用。如黑水虻幼虫目标追踪过程中,追踪对象具有高速和非线性的特征,常规算法存在追踪目标速度不足和丢失目标后的再识别困难等问题。针对以上问题,本文提出了一种改进SORT算法,通过改进卡尔曼滤波模型的方式提升目标追踪算法的快速性和准确性,提升了计数的精度。另外,针对黑水虻幼虫目标识别过程中幼虫性状的多样性和混料导致的复杂背景问题,本文通过实验对比多种深度学习网络性能选定YOLO v5s算法提取图像多维度特征,提升了目标识别精度。实验结果表明:在划线计数方面,本文提出的改进SORT算法与原模型相比,平均精度从91.36%提升到95.55%,提升4.19个百分点,通过仿真和实际应用,证明了本文模型的有效性;在目标识别方面,使用YOLO v5s模型在训练集上帧率为156 f/s,mAP@0.5为99.10%,精度为90.11%,召回率为99.22%,综合性能优于其他网络。

基于ECA-YOLO v5s网络的重度遮挡肉牛目标识别方法

肉牛目标检测和数量统计是精细化、自动化、智能化肉牛养殖要解决的关键问题,受肉牛个体颜色及纹理相近和遮挡等因素的影响,现有肉牛目标检测方法实用性较差。本研究基于YOLO v5s网络与通道信息注意力模块(ECABasicBlock),提出了一种融合通道信息的改进YOLO v5s网络(ECA-YOLO v5s),在YOLO v5s模型的骨干特征提取网络部分添加了3层通道信息注意力模块。ECA-YOLO v5s网络实现了重度遮挡环境下多目标肉牛的准确识别。对养殖场监控视频分帧得到的肉牛图像采用了一种基于结构相似性的冗余图像剔除方法以保证数据集质量。数据集制作完成后经过300次迭代训练,得到模型的精确率为89.8%,召回率为76.9%,全类平均精度均值为85.3%,检测速度为76.9 f/s,模型内存占用量为24 MB。与YOLO v5s模型相比,ECA-YOLO v5s的精确率、召回率和平均精度均值分别比YOLO v5s高1.0、0.8、2.2个百分点。为了验证不同注意力机制应用于YOLO v5s的性能差异,本研究对比了CBAM(Convolutional block attention module)、CA(Coordinate attention)、SE(Squeeze and excitation)和ECA(Efficient channel attention)4种注意力机制,试验结果表明,ECA注意力机制的平均精度均值分别比CBAM、CA、SE高0.5、0.6、0.2个百分点。并且分析讨论了不同遮挡情况以及光照情况的检测结果,结果表明,ECA-YOLO v5s网络可以准确、快速地检测不同遮挡以及光照情况的肉牛目标。模型具有较高的鲁棒性,且模型较小,便于模型的迁移应用,可为肉牛目标检测及质押监管等研究提供必要的技术支撑。

基于改进YOLO v5s的甘蔗切种茎节特征识别定位技术

为了实现甘蔗智能横向切种工作站的精准、高效的自动化切种,针对工厂化切种任务的特点,提出了一种基于改进YOLO v5s的甘蔗茎节特征边缘端识别与定位方法。首先,利用张正友相机标定法对摄像头进行畸变矫正;然后对甘蔗茎节数据集进行数据增强,利用原始的YOLO v5s模型进行训练和测试,结果显示数据增强能一定程度上提高检测精度。针对茎节特征目标小以及模型体积大导致检测精度低、部署难度高等问题,对YOLO v5s的骨干网络进行改进,在SPPF特征融合模块前引入坐标注意力(Coordinate attention,CA)模块和Ghost轻量化结构,在Head网络中剔除P5大目标检测头,得到了改进后甘蔗茎节检测模型YOLO v5s-CA-BackboneGhost-p34,测试结果表明该模型优于其他主流算法和原始模型,具有高精度、小体积等优势。其中,平均精度均值1和平均精度均值2分别提高5.2、16.5个百分点,模型浮点数计算量和内存占用量分别降低42%和51%。最后,为了提高检测速度和实时性,将模型部署于边缘端,利用TensorRT技术加快检测速度,并在传送速度为0.15 m/s的甘蔗智能横向切种工作站上完成实际切种实验。实验结果表明,加速后茎节检测速度达到95 f/s,实时检测定位平均误差约为2.4 mm,切种合格率为100%,漏检率0.4%,说明本文提出的模型具有高度可靠性和实用性,可以为甘蔗横向切种工作站的工厂化、智能化以及标准化应用提供有效的技术支持。

基于改进YOLO v5s的复杂环境下蔗梢分叉点识别与定位

甘蔗蔗梢分叉点的精确识别与高度定位是实现甘蔗收获机切梢器实时控制的关键技术之一,也是提高甘蔗收获机械化水平和降低甘蔗含杂率的重要途径。针对甘蔗地环境复杂、光照变化大、蔗梢分叉点相互遮挡等问题,首先通过田间调查,并现场测试、分析甘蔗生长点、甘蔗分叉点及相互关系的特征规律,采集图像的甘蔗分叉点的统计分析,并结合现场对甘蔗分叉点高度的测量统计分析,发现其均具有明显的正态统计特征。接着,提出了一种基于改进YOLO v5s的蔗梢分叉点识别方法。该方法采用单目和双目相机在广西大学扶绥农科基地采集甘蔗图像数据,并进行数据预处理和标注,构建了甘蔗蔗梢分叉点数据集。然后,在YOLO v5s中引入BiFPN特征融合结构和CA注意力机制,以增强不同层次特征的交互和表达能力,并使用GSConv卷积和Slim-Neck范式设计,在原始模型主干网络中引入Ghost模块替换原始普通卷积,来降低模型的计算量和参数量,提高模型的运行效率。最后,通过在现场采集的数据集上进行训练和测试,验证了该方法的有效性和优越性。实验结果表明,该方法在甘蔗蔗梢分叉点数据集上平均精确率达到92.3%、召回率89.3%和检测时间19.3 ms,相比原始YOLO v5s网络,平均精确率提高5个百分点,召回率提高4个百分点,参数量降低43%,模型内存占用量减少5.5 MB,检测时间减少0.7 ms。最后,根据甘蔗分叉点具有明显的正态统计特征的规律,利用该特征结合双目视觉的定位算法,可为开展甘蔗收获机切梢的特征识别、切梢器高度定位及实时控制研究奠定理论及技术基础。

基于CRV-YOLO的苹果中心花和边花识别方法

苹果树疏花是果园生产管理中的重要环节。准确高效地识别苹果中心花和边花,是研发智能疏花机器人的前提。针对苹果疏花作业中的实际需求,提出了一种基于CRV-YOLO的苹果中心花和边花识别方法。本文基于YOLO v5s模型进行了如下改进:将C-CoTCSP结构融入Backbone,更好地学习上下文信息并提高了模型特征提取能力,提高了模型对外形相似和位置关系不明显的中心花和边花的检测性能。在Backbone中添加改进RFB结构,扩大特征提取感受野并对分支贡献度进行加权,更好地利用了不同尺度特征。采用VariFocal Loss损失函数,提高了模型对遮挡等场景下难识别样本检测能力。在3个品种1837幅图像数据集上进行了实验,结果表明,CRV-YOLO的精确率、召回率和平均精度均值分别为95.6%、92.9%和96.9%,与原模型相比,分别提高3.7、4.3、3.9个百分点,模型受光照变化和苹果品种影响较小。与Faster R-CNN、SSD、YOLOX、YOLO v7模型相比,CRV-YOLO的精确率、平均精度均值、模型内存占用量和复杂度性能最优,召回率接近最优。研究成果可为苹果智能疏花提供技术支持。

含有隐性形式的“把”字句“S+把+O+V+了”探究

文章从结构和语义角度,揭示了致使义和处置义的典型“把”字句“S+把+O+V+了”中存在不同类型的隐性形式,继而对非典型的“把”字句“S+把+O+V+了”的语义特点进行了考察与分析。

基于SEEC-YOLO v5s的散养蛋鸡日常行为识别与统计系统

针对鸡只个体较小、个体间存在遮挡,对蛋鸡日常行为识别造成干扰的问题,提出了一种基于SEEC-YOLO v5s的蛋鸡日常行为识别方法。通过在YOLO v5s模型输出部分添加SEAM注意力模块、在特征融合部分引入显式视觉中心模块(EVCBlock),扩大了模型的感受野,提高了模型对小个体遮挡情况下的目标识别能力,提升了模型对蛋鸡站立、采食、饮水、探索、啄羽和梳羽6种行为的识别精度。提出了一种基于视频帧数与视频帧率比值计算蛋鸡日常行为持续时间的统计方法,并对蛋鸡群体一天之中不同时间段及全天各行为变化规律进行了分析。将改进后的模型进行封装、打包,设计了蛋鸡日常行为智能识别与统计系统。试验结果表明,SEEC-YOLO v5s模型对6种行为识别的平均精度均值为84.65%,比YOLO v5s模型高2.34个百分点,对比Faster R-CNN、YOLO X-s、YOLO v4-tiny和YOLO v7-tiny模型,平均精度均值分别提高4.30、3.06、7.11、2.99个百分点。本文方法对蛋鸡的日常行为监测及健康状况分析提供了有效的支持,为智慧养殖提供了借鉴。

基于YOLO v5的农田杂草识别轻量化方法研究

针对已有杂草识别模型对复杂农田环境下多种目标杂草的识别率低、模型内存占用量大、参数多、识别速度慢等问题,提出了基于YOLO v5的轻量化杂草识别方法。利用带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-scale retinex with color restoration, MSRCR)增强算法对部分图像数据进行预处理,提高边缘细节模糊的图像清晰度,降低图像中的阴影干扰。使用轻量级网络PP-LCNet重置了识别模型中的特征提取网络,减少模型参数量。采用Ghost卷积模块轻量化特征融合网络,进一步降低计算量。为了弥补轻量化造成的模型性能损耗,在特征融合网络末端添加基于标准化的注意力模块(Normalization-based attention module, NAM),增强模型对杂草和玉米幼苗的特征提取能力。此外,通过优化主干网络注意力机制的激活函数来提高模型的非线性拟合能力。在自建数据集上进行实验,实验结果显示,与当前主流目标检测算法YOLO v5s以及成熟的轻量化目标检测算法MobileNet v3-YOLO v5s、ShuffleNet v2-YOLO v5s比较,轻量化后杂草识别模型内存占用量为6.23 MB,分别缩小54.5%、12%和18%;平均精度均值(Mean average precision, mAP)为97.8%,分别提高1.3、5.1、4.4个百分点。单幅图像检测时间为118.1 ms,达到了轻量化要求。在保持较高模型识别精度的同时大幅降低了模型复杂度,可为采用资源有限的移动端设备进行农田杂草识别提供技术支持。

基于改进YOLO v5s算法的光伏组件故障检测

针对无人机在光伏组件巡检任务中红外故障图像识别准确率低、检测速度慢的问题,提出一种特征增强的YOLO v5s故障检测算法。首先对损失函数进行优化,将原有的回归损失计算方法由GIOU(generalized intersection over union)改为功能更加强大的EIOU(efficient intersection over union)损失函数,并自适应调节置信度损失平衡系数,提升模型训练效果;随后,在每个检测层前分别添加InRe特征增强模块,通过丰富特征表达增强目标特征提取能力。最后,用创建的红外光伏数据集进行对比验证。实验结果表明:本文方法均值平均精度(mean average precision,mAP)为92.76%,检测速度(frame per second,FPS)达到42.37 FPS,其中热斑、组件脱落两种故障类型平均精度分别为94.85%、90.67%,完全能够满足无人机自动巡检的需求。

充满情感厚度的自我剖析——V.S.奈保尔《抵达之谜》中的空间叙事

在《抵达之谜》中,V.S.奈保尔将全书的主题隐藏于叙事中,创作出引发多种阐释的“抵达之谜”。通过对社会和世界变迁的质询和思考,借助非线性的空间书写,奈保尔揭示了作为“精神之地”“花园”的多重意义。通过对“栖居之地”“庄园”和“小屋”这些具有代表性的隐喻空间的描写,作者用细腻的笔触绘制了居住者的心理地图和意识空间。植根于各种细腻的外部景观描写中的,以及叙述者与新世界的情感和精神的碰撞、对旧世界的留念与反思中的,是作家对身份充满情感厚度的自我剖析和对生命和人的存在的“顿悟”。所谓“抵达”更是一种心理上的“抵达”和实现。

基于改进YOLO v5s的经产母猪发情检测方法研究

为解决限位栏场景下经产母猪查情难度大、过于依赖公猪试情和人工查情的问题,提出了一种基于改进YOLO v5s算法的经产母猪发情快速检测方法。首先,利用马赛克增强方式(Mosaic data augmentation, MDA)扩充数据集,以丰富数据表征;然后,利用稀疏训练(Sparse training, ST)、迭代通道剪枝(Network pruning, NP)、模型微调(Fine tune, FT)等方式重构模型,实现模型压缩与加速;最后,使用DIOU_NMS代替GIOU_NMS,以提高目标框的识别精度,确保模型轻量化后,仍保持较高的检测精度。试验表明,优化后的算法识别平均精确率可达97.8%,单幅图像平均检测时间仅1.7 ms,单帧视频平均检测时间仅6 ms。分析空怀期母猪发情期与非发情期的交互行为特征,发现母猪发情期较非发情期交互时长与频率均显著提高(P<0.001)。以20 s作为发情检测阈值时,发情检测特异性为89.1%、准确率为89.6%、灵敏度为90.0%,该方法能够实现发情母猪快速检测。