1.一种基于变步长学习率寻优策略的鱼类智能分选方法,其特征在于,步骤如下:步骤1:构建基于迁移学习的特征提取网络
1.1、构建数据集
以A、B、C三种鱼类与其他品种混合鱼类为对象,采集鱼类的图像构建四种鱼类的数据集;
1.2、图像预处理
对数据集中图像统一尺寸为224*224的RGB三通道图片并进行归一化处理;
1.3、轻量型神经网络模型的迁移学习选用轻量型神经网络ResNet18基础模型进行迁移学习;
针对A类、B类、C类三种鱼分类问题,基于轻量型神经网络ResNet18,依照对应鱼类类别数,将轻量型神经网络ResNet18原有的全连接层输出OutputSize设置为3,并重新训练网络ResNet18的权重参数;同时,为了防止过拟合现象,选用SGDM算法和带有L2正则惩罚项的损失函数,以增强网络泛化性能,得到收敛稳定的目标函数;
步骤2:变步长学习率寻优策略
通过分析学习率与验证集准确率的变化规律,提出变步长学习率寻优策略;变步长学习率寻优策略的核心思想是通过区间细分的思想,由每一个区间的训练结果表征该区间的准确率系数,具体为:在未达到目标精度km之前,选取该轮寻优区间局部最优解的两侧区间作为下一轮目标区间,循环寻优至达到目标精度,确定对应目标精度的全局最佳学习率;
以验证集准确率为指标,进行变步长学习率寻优,提高模型训练效率;
2.1、变步长学习率选定规则
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[1*10 ,1]区间内学习率的选定:在[1*10 ,0.1]区间内,学习率采用变幅小步长的学习率选定方法;剩余区间(0.1,1]内,采用等幅较大步长的学习率选定方法;
2.1.1、大区间快速定位
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在区间[1*10 ,0.1]内变幅小步长选定学习率,学习率lr1选定公式如下:k2为学习率整体区间最大值1,参数n越大,步长越小,参数n取正整数,在[1,5]范围内依此选取;
在区间(0.1,1]内选用等幅较大步长s1选定学习率lr2,公式如下:lr2=m*s1(3)
k1为学习率经验区间最大值0.1,k2为学习率整体区间最大值1,参数p取正整数9;参数m取正整数,在[2,10]范围内依此选取;
2.1.2、小区间精确寻优
小区间精确寻优建立在大区间快速定位基础上,根据大区间快速定位中各个学习率作为超参数对网络模型进行训练,以训练结果中准确率最大值对应的学习率lrb为基准,选取基准左侧学习率lrl、右侧学习率lrr,分别作为小区间左值和右值,在此小区间进行精确寻优;
小区间精确寻优以s2为步长,学习率选定公式如下:当lrb‑lrl≤10km时,s2=km(4)
*
lr1=lrl+s2(5)
*
km为学习率精度,人为设定值,lr1为更新后的学习率取值;
当lrb‑lrl≥10km时,*
lr1=lrl+s2(7)
*
参数p取正整数9,lr1为更新后的学习率取值;
同样的,当lrr‑lrb≤10km时,s2=km(8)
*
lr2=lrb+s2(9)
*
km为学习率精度,lr2为更新后的学习率取值;
当lrr‑lrb≥10km时,*
lr2=lrb+s2(11)
*
参数p取正整数9,lr2为更新后的学习率取值;
2.2、变步长学习率寻优流程
连续三次准确率低于80%或区间学习率全部取值,该轮寻优中断,下轮寻优开始;区间长度小于等于km或验证集准确率高于99%时寻优结束,输出最佳学习率;区间长度大于km或验证集准确率低于99%时寻优继续,重复进行小区间精确寻优的步骤;
步骤3:输出目标分类结果
以0.95为阈值对鱼进行分类,若某条鱼对于某一种类的判定结果大于0.95,则判断该鱼是对应种类,若某条鱼对于A类、B类、C类三种鱼的判定结果均小于0.95,则判断该鱼是其他干扰鱼类。