基于CNN和迁移学习的农作物病害识别方法研究

• 作者: 张建 房思思 曾伟辉 李华龙 李淼 杨选将 王敬贤 胡泽林 黄小平
• 来源期刊: 智慧农业
• 学科: 农学
• 关键词: CNN 农作物病害 过度拟合 迁移学习 参数微调 特征提取器
• 年，卷（期）: 2019,（3）
• 所属期刊栏目: 信息感知与获取
• 页码范围: 46-55
• 页数: 10页
• 分类号: S-1
• 字数: 6973字
• 语种: 中文
• DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.3.201903-SA005

摘要

互联网是一个巨大的资源库,也是一个丰富的知识库.针对农作物小样本引起的过拟合问题,本研究引入了知识迁移和深度学习的方法,采用互联网公开的ImageNet图像大数据集和PlantVillage植物病害公共数据集,以实验室的黄瓜和水稻病害数据集AES-IMAGE为对象开展相关的研究与试验.首先将批归一化算法应用于卷积神经网络CNN中的AlexNet和VGG模型,改善网络的过拟合问题;再利用PlantVillage植物病害数据集得到预训练模型,在改进的网络模型AlexNet和VGG模型上用AES-IMAGE对预训练模型参数调整后进行病害识别.最后,使用瓶颈层特征提取的迁移学习方法,利用ImageNet大数据集训练出的网络参数,将Inception-v3和Mobilenet模型作为特征提取器,进行黄瓜和水稻病害特征提取.本研究结合试验结果探讨了适用于农作物病害识别问题的最佳网络和对应的迁移策略,表明使用VGG网络参数微调的策略可获得的最高准确率为98.33％,使用Mobilenet瓶颈层特征提取的策略可获得96.8％的验证准确率.证明CNN结合迁移学习可以利用充分网络资源来克服大样本难以获取的问题,提高农作物病害识别效率.