CN112183527A - 基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于FastR‑CNN的热带水果果皮图像识别方法,包括构建热带水果果皮数据集,采集目标图像,对采集到的图像进行标注,根据标注对目标图像进行检测,分类或丢弃检测目标。本发明通过对热带水果果皮图像进行预处理与特征值的提取,其次经过快速区域的卷积神经网络进行热带水果果皮模型的训练,从而实现热带水果果皮的识别与自动化分拣。
Description
技术领域
本发明涉及水果分类领域,具体涉及基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法。
背景技术
水果产业是近年来快速发展的农业产业。但是,水果在其生产过程中由于受到人为和自然等复杂因素的影响,产品品质差异很大,如形状、大小、色泽等都是变化的,很难整齐划一。由于我国的水果品种结构不合理,产品商业化处理技术落后,因此,在国际市场上缺乏竞争力。
传统的自动水果分类机中因为缺少图像识别技术,智能根据重量或尺寸分类。因此,不能解决果农根据水果成分分类与精确定价的问题。
因此,市场需要一种可以快速根据水果的成色分类的***和方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题,提供基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法,使自动水果分类机可以根据水果的品相和成色进行精确分类,提高水果的分类效率和分类的精确化程度。为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法,包括如下步骤:
S1.构建热带水果果皮数据集;
S2.采集目标图像;
S3.对采集到的图像进行标注
在图像中标注目标物体的位置和特征值,并对每张标注过的图像生成一个XML文件,并将目标物体的标准框位置记录在XML文件中;
S4.根据标注对目标图像进行检测
采用快速区域的卷积网络方法(FastR-CNN)对目标图像进行检测,同时在分类时使用深度卷积网络;
S5.分类或丢弃检测目标
根据区域生网络模块,对标注框内的目标进行分类或丢弃。
作为改进,S4中所述的具体步骤包括:
S4-1.将输入的目标图像处理为“长×宽×深度”的张量形式;
S4-2.卷积层基于卷积运算处理图像,并产生高级特征图;
S4-3.ROI(Region of interest-候选区域)池化层采用最大值池化方法,将h×w的窗口划分为近似大小的子窗口的H×W网格,h和w分别为目标图像的高和宽,H和W分别为子窗口的高和宽;
S4-4.将每个子窗口的值最大化到相应的输出网格单元中,并每个特征图通道独立使用ROI池化层;ROI池化层从特征图中提取固定长度的特征向量连接到全连接层;
S4-5.使用多任务损失函数计算输出层:
损失=对数分类损失+SmoothL1回归损失
L(p,u,tu,v)=Lcls(p,u)+λ[u≥1]Lloc(tu,v)
Lcls(p,u)=-logpu
在上述公式中,其中u是真实概率,p是预测概率,tu表示预测的结果,v表示真实的结果,Lcls表示分类的loss,即对真实的概率取负值log,Lloc表示回归的loss。x和y分别为图像的坐标,w和h分别为目标图像的宽和高。
作为改进,使用目标图像的背景作为一个标签,并根据背景标签调整边界框坐标。
作为改进,在TensorFlow平台上对深度模型进行训练和测试。
作为改进,通过TensorBoard将识别结果可视化。
本发明的优点在于:
本发明通过对热带水果果皮图像进行预处理与特征值的提取,其次经过快速区域的卷积神经网络进行热带水果果皮模型的训练,从而实现热带水果果皮的识别与自动化分拣。
附图说明
图1为实施例1中基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法的工作原理图;
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍,以使更好的理解本发明,但是下述实施例并不限定本发明的保护范围。
实施例1
本实施例公开了基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法,包括如下步骤:
S1.构建热带水果果皮数据集。
S2.采集目标图像。
S3.对采集到的图像进行标注。
在图像中标注目标物体的位置和特征值,并对每张标注过的图像生成一个XML文件,并将目标物体的标准框位置记录在XML文件中;
S4.根据标注对目标图像进行检测。
采用快速区域的卷积网络方法(FastR-CNN)对目标图像进行检测,同时在分类时使用深度卷积网络,其具体步骤为:
S4-1.将输入的目标图像处理为“长×宽×深度”的张量形式;
S4-2.卷积层基于卷积运算处理图像,并产生高级特征图;
S4-3.ROI(Region of interest-候选区域)池化层采用最大值池化方法,将h×w的窗口划分为近似大小的子窗口的H×W网格,h和w分别为目标图像的高和宽,H和W分别为子窗口的高和宽;
S4-4.将每个子窗口的值最大化到相应的输出网格单元中,并每个特征图通道独立使用ROI池化层;ROI池化层从特征图中提取固定长度的特征向量连接到全连接层;
S4-5.使用多任务损失函数计算输出层:
损失=对数分类损失+SmoothL1回归损失
L(p,u,tu,v)=Lcls(p,u)+λ[u≥1]Lloc(tu,v)
Lcls(p,u)=-logpu
在上述公式中,其中u是真实概率,p是预测概率,tu表示预测的结果,v表示真实的结果,Lcls表示分类的loss,即对真实的概率取负值log,Lloc表示回归的loss。x和y分别为图像的坐标,w和h分别为目标图像的宽和高。
S5.分类或丢弃检测目标。
根据区域生网络模块,对标注框内的目标进行分类或丢弃。
本实施例使用目标图像的背景作为一个标签,并根据背景标签调整边界框坐标。
本实施例在TensorFlow平台上对深度模型进行训练和测试,并通过TensorBoard将识别结果可视化。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本发明并不等同于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,不脱离本发明的精神和范围下所做的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (5)
1.基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.构建热带水果果皮数据集;
S2.采集目标图像;
S3.对采集到的图像进行标注
在图像中标注目标物体的位置和特征值,并对每张标注过的图像生成一个XML文件,并将目标物体的标准框位置记录在XML文件中;
S4.根据标注对目标图像进行检测,
采用快速区域的卷积网络方法(FastR-CNN)对目标图像进行检测,同时在分类时使用深度卷积网络;
S5.分类或丢弃检测目标
根据区域生网络模块,对标注框内的目标进行分类或丢弃。
2.根据权利要求1所述的基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法,其特征在于,S4中所述的具体步骤包括:
S4-1.将输入的目标图像处理为“长×宽×深度”的张量形式;
S4-2.卷积层基于卷积运算处理图像,并产生高级特征图;
S4-3.ROI(Region of interest-候选区域)池化层采用最大值池化方法,将h×w的窗口划分为近似大小的子窗口的H×W网格,h和w分别为目标图像的高和宽,H和W分别为子窗口的高和宽;
S4-4.将每个子窗口的值最大化到相应的输出网格单元中,并每个特征图通道独立使用ROI池化层;ROI池化层从特征图中提取固定长度的特征向量连接到全连接层;
S4-5.使用多任务损失函数计算输出层:
损失=对数分类损失+SmoothL1回归损失
L(p,u,tu,v)=Lcls(p,u)+λ[u≥1]Lloc(tu,v)
Lcls(p,u)=-logpu
在上述公式中,其中u是真实概率,p是预测概率,tu表示预测的结果,v表示真实的结果,Lcls表示分类的loss,即对真实的概率取负值log,Lloc表示回归的loss,x和y分别为图像的坐标,w和h分别为图像的宽和高。
3.根据权利要求1所述的基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法,其特征在于,使用目标图像的背景作为一个标签,并根据背景标签调整边界框坐标。
4.根据权利要求1所述的基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法,其特征在于,在TensorFlow平台上对深度模型进行训练和测试。
5.根据权利要求1所述的基于FastR-CNN的热带水果果皮图像识别方法,其特征在于,通过TensorBoard将识别结果可视化。
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