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专利号: 2019106743763
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于卷积神经网络的苹果叶片病害识别的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:对样本进行预处理

将获取的样本进行分类,并裁剪为224*224,进行归一化处理;

S2:搭建卷积神经网络模型

基于VGG16卷积神经网络模型,搭建包含归一化层和全局平均池化层的改进的卷积神经网络模型;

S3:训练卷积神经网络模型

初始化神经网络中各个层的参数,输入训练样本进行训练,并保存训练好的模型;

S4:对测试样本进行预测并输出

调用S3中保存好的模型,对测试样本进行预测,并计算识别准确率。

2.根据权利要求1所述的一种卷积神经网络的苹果病害识别方法,其特征在于,所述步骤S1包含以下子步骤:S1-1:将获取的样本分为训练集和测试集,所述训练集和测试集均包含4种类别,并将训练集和测试集中的样本裁剪为224*224的图片;

S1-2:对样本进行归一化处理。

3.根据权利要求1所述的一种卷积神经网络的苹果病害识别方法,其特征在于,所述步骤S2搭建卷积神经网络包含以下子步骤:S2-1:基于VGG16卷积神经网络模型,搭建改进的卷积神经网络的卷积基层,所述卷积基层包括13个卷积层和5个最大池化层;

S2-2:添加全局平均池化层,全局平均池化层与卷积基层的最后一个卷积层连接;

S2-3:在全局平均池化层后添加批归一化层;

S2-4:使用Adam优化算法对模型进行求解。

4.根据权利要求1所述的一种卷积神经网络的苹果病害识别方法,其特征在于,所述步骤S3训练卷积神经网络模型包含以下子步骤:S3-1:卷积基层的初始参数采用VGG16模型在ImageNet数据集上训练好的参数,上层参数初始化为零;

S3-2:将训练集输入改进的卷积神经网络,进行参数更新,保存训练好的卷积神经网络结构和参数。

5.根据权利要求3所述的一种卷积神经网络的苹果病害识别方法,其特征在于,所述步骤S2-3的算法步骤如下:输入:批处理输入x:β={x1,...,m},式中x为输入变量,m为最小批次大小,β为引入的可学习重构参数;

输出:归一化后的网络响应{yi=BNγ,β(xi)},式中y为输出变量,γ为引入的可学习重构参数;

(1)计算批处理数据均值,计算公式为:式中,μβ为批处理数据的均值;

(2)计算批处理数据方差,计算公式为:式中, 为批处理数据方差;

(3)归一化,计算公式为:

式中,ε为误差;

(4)尺度变换和偏移,计算公式为:

yi=γxi+β=BNγ,β(xi)

(5)返回学习参数。

6.根据权利要求3所述的一种卷积神经网络的苹果病害识别方法,其特征在于,所述Adam优化算法的步骤如下:(1)计算梯度的一阶矩估计和二阶矩估计,计算公式为:式中,gt为梯度,其中mt为梯度的第一时刻平均值,vt为梯度的第二时刻非中心方差值,β1设为0.9,β2设为0.9999;

(2)对一阶矩估计和二阶矩估计的校正,计算公式为:(3)参数更新的最终公式为,计算公式为:式中,θt为更新的参数,η为学习率,ε设为1e-8。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种卷积神经网络的苹果病害识别方法,其特征在于,所述改进的卷积神经网络包含1个归一化层、1个全局平均池化层和1个全连接层。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种卷积神经网络的苹果病害识别方法,其特征在于,所述13个卷积层的卷积核大小为3×3,步长为2,所述最大池化层大小为2×2,步长为2。

9.根据权利要求4所述的一种卷积神经网络的苹果病害识别方法,其特征在于,所述步骤S3-2采用BP算法训练所述改进的卷积神经网络模型。

10.根据权利要求4所述的一种卷积神经网络的苹果病害识别方法,其特征在于,所述步骤S3-2中,更新网络参数时,采用最小批量法计算网络误差和更新权重。