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专利号: 2024106077104
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于UpCPFNet模型的芒果分级识别方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)对预先获取的芒果图片进行分级并制作成数据集,并按照一定比例划分为训练集和测试集;

(2)对步骤(1)得到的芒果分级数据集进行预处理;

(3)构建基于UpCPFNet模型的芒果分级识别网络,包括初步特征提取模块Stem、三个UpCFP模块、一个DoDB模块和四个Stage块;所述Stem模块是进行简单的下采样和增加通道数;四个Stage块按照1:1:3:1堆叠特征提取主干模块ReHRSE进行深层特征提取;第一个Stage块包括ReHRSE模块,后接UpCFP模块;第二个Stage块包括ReHRSE模块,后接UpCFP模块,第三个 Stage块包括3个ReHRSE模块,后接UpCFP模块,第四个Stage块包括一个ReHRSE模块;UpCFP模块在基础网络中提取不同尺度的特征,DoDB模块实现聚集特征并将不同尺度上的特征进行融合;

(4)训练步骤(3)中搭建好的基于UpCPFNet模型的芒果分级识别网络,先将经过步骤(2)图像预处理后的训练集通过模型训练,进行多次迭代训练,并调整模型的训练参数,直到获得最优的模型权重,对测试集中数据图片进行验证,并评估模型的性能;

步骤(3)所述初步特征提取模块Stem是由一个4×4卷积核和BatchNorm层组成;

步骤(3)所述ReHRSE模块,首先引入第一个分支经过7×7卷积,第二个分支结构引入通道注意力机制,再次进行分支,第三个分支经过3×3的深度可分离卷积和第二个分支进行残差连接;进行堆叠2次以下操作,第二个分支进行1×1的深度可分离卷积,第三个分支进行3×3的深度可分离卷积,第二个分支和第三个分支进行残差连接;之后第二个分支进行1×1的深度可分离卷积和第一个分支进行残差连接;

步骤(3)所述UpCFP模块第一个分支分别依次经过一个3×3的卷积、一个1×1的卷积、2个2×2的卷积;第二个分支经过一个2×2的卷积,之后将两个分支的到的特征在通道上进行拼接;

步骤(3)所述DoDB模块中,深层的输出特征经过2个1×1的卷积分别先和第3个UpCFP模块的输出拼接的到最小尺寸的特征,之后经过1×1的卷积和第2个UpCFP模块的输出拼接的到中间尺寸的特征,之后经过1×1的卷积再和第1个UpCFP模块的输出拼接的到最大尺寸的特征,最大尺寸的特征经过1×1的卷积之后进行下采样和最小尺寸的特征经过1×1的卷积之后进行上采样,之后和经过1×1的卷积的中间尺寸的特征在通道上拼接,得到的特征进行下采样,深层的输出特征进行上采样,和最小尺寸的特征在通道上融合,之后进行下采样。

2.根据权利要求1所述的一种基于UpCPFNet模型的芒果分级识别网络,其特征在于,步骤(1)根据芒果大小、颜色、外表将数据图像划分为8类。

3.根据权利要求1所述的一种基于UpCPFNet模型的芒果分级识别方法,其特征在于,步骤(2)所述图像预处理是对全部叶片图像进行数据增强,包括随机水平旋转、尺寸裁剪和数据格式转换。

4.根据权利要求1所述的一种基于UpCPFNet模型的芒果分级识别方法,其特征在于,所述步骤(3)具体实现过程如下:

将经过预处理后的特征作为卷积网络的输入进行kernel_size=4的卷积操作,再经过Relu激活函数得到特征向量S11;

进入第一个Stage块,将S11输入ReHRSE模块,S11输入第一个分支,经过kernel_size=7的卷积,将S11输入第二个分支结构经过通道注意力机制,之后再次进行分支,第三个分支经过kernel_size=3的深度可分离卷积,第二个分支和第三个分支的特征进行残差连接;得到的特征在第二个分支经过kernel_size=1的深度可分离卷积和RELU激活层,第三个分支再次进行kernel_size=3的深度可分离卷积,之后第二个分支和第三个分支的特征进行残差连接;得到的特征在第二个分支经过kernel_size=1的深度可分离卷积和RELU激活层;第三个分支再次进行kernel_size=3的深度可分离卷积,之后第二个分支和第三个分支的特征进行残差连接;得到的特征在第二个分支经过kernel_size=1的深度可分离卷积,得到的特征和第一个分支进行残差连接,之后经过RELU激活层得到特征向量Y44;

将Y44输入UpCFP模块,将Y44进行2倍上采样之后进行kernel_size=3的卷积和kernel_size=1的卷积操作,再经过BatchNorm层和RELU激活层,之后进行两次的两倍的下采样得到特征向量UP1,Y44经过两倍的下采样和UP1在通道进行拼接得到S22;

进入第二个Stage块,得到特征向量Z44;将Z44输入UpCFP2模块得到特征向量UP2和S33;

进入第三个Stage块,将S33输入ReHRSE模块得到特征向量S44;将S44输入ReHRSE模块,得到特征向量S55;将S55输入ReHRSE模块得到特征向量M44;将M44输入UpCFP模块得到特征向量UP3和S66;

进入第四个Stage块,将S66输入ReHRSE模块得到特征向量S77;

将S77输入DoDB模块,将S77进行两次两倍上采样和2个1×1的卷积操作后得到特征向量S771,UP3进行1×1的卷积操作后得到特征向量UP31,将S771和UP31在通道上进行拼接得到特征向量K22;S771进行两倍上采样和1×1的卷积操作后得到特征向量S772,UP2进行1×

1的卷积操作后得到特征向量UP21,将S772和UP21在通道上进行拼接得到K33;S772进行两倍上采样和1×1的卷积操作后得到特征向量S773,UP1进行1×1的卷积操作后得到特征向量UP11,将S773和UP11在通道上进行拼接得到K44;将K22进行1×1的卷积和两倍下采样操作得到K221,K44进行两倍上采样,之后和K33在通道进行拼接得到L11;将 L11和S771分别进行下采样和上采样,之后在通道上和K44拼接的到L22,之后再次经过两次两倍下采样得到特征向量L33;

将L33输入进行两个连续的下采样操作、AvgPool1d层和全连接层,最后输出分类结果F。