中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (23): 145-154.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0773
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收稿日期:
2024-12-19
修回日期:
2025-08-06
出版日期:
2025-08-19
发布日期:
2025-08-19
通讯作者:
作者简介:
金雨纯,女,1997年出生,浙江诸暨人,在读硕士研究生,研究方向:图像处理。通信地址:750021 宁夏银川市西夏区文萃北街217号宁夏大学怀远校区德言楼 宁夏大学电子与电气工程学院,E-mail:695938014@qq.com。
基金资助:
JIN Yuchun(), ZHEN Yuanyuan, LIU Ping(
)
Received:
2024-12-19
Revised:
2025-08-06
Published:
2025-08-19
Online:
2025-08-19
摘要:
近年来,深度学习算法在图像识别领域的应用已逐渐拓展到农业生产中,特别是在作物病害检测方面。结合深度学习中的迁移学习技术,笔者提出了一种基于MobileNetV3改进模型的玉米叶片病害识别方法。将在ImageNet数据集上预训练的权重迁移到目标数据集,并在此基础上对模型进行优化。优化过程中采用CBAM注意力模块替换了原有的SE模块,并在卷积层中引入空洞卷积以增大感受野。经过训练得到了一个最优玉米叶片病害识别模型。经过迁移学习后,模型在训练集上的准确率由96.30%提升至98.20%,提高了1.9个百分点。在此基础上进一步优化后,模型准确率达到99.09%,识别效果更为优异。该改进不仅保留了MobileNetV3的轻量化特性,而且显著提高了玉米叶片病害识别的性能。
金雨纯, 甄元元, 刘平. 基于迁移改进MobileNetV3的玉米叶片病害识别研究[J]. 中国农学通报, 2025, 41(23): 145-154.
JIN Yuchun, ZHEN Yuanyuan, LIU Ping. Maize Leaf Disease Recognition Based on Transferred and Improved MobileNetV3[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(23): 145-154.
输入尺寸(高×宽×通道数) | 卷积操作 | 扩展尺寸 | 输出通道 | SE模块 | 激活函数 | 步长 |
---|---|---|---|---|---|---|
224×224×3 | conv2d | - | 16 | - | HS | 2 |
112×112×16 | bneck,3×3 | 16 | 16 | - | RE | 1 |
112×112×16 | bneck,3×3 | 64 | 24 | - | RE | 2 |
56×56×24 | bneck,3×3 | 72 | 24 | - | RE | 1 |
56×56×24 | bneck,5×5 | 72 | 40 | √ | RE | 2 |
28×28×40 | bneck,5×5 | 120 | 40 | √ | RE | 1 |
28×28×40 | bneck,5×5 | 120 | 40 | √ | RE | 1 |
28×28×40 | bneck,3×3 | 240 | 80 | - | HS | 2 |
14×14×80 | bneck,3×3 | 200 | 80 | - | HS | 1 |
14×14×80 | bneck,3×3 | 184 | 80 | - | HS | 1 |
14×14×80 | bneck,3×3 | 184 | 80 | - | HS | 1 |
14×14×80 | bneck,3×3 | 480 | 112 | √ | HS | 1 |
14×14×112 | bneck,3×3 | 672 | 112 | √ | HS | 1 |
14×14×112 | bneck,5×5 | 672 | 160 | √ | HS | 2 |
7×7×160 | bneck,5×5 | 960 | 160 | √ | HS | 1 |
7×7×160 | bneck,5×5 | 960 | 160 | √ | HS | 1 |
7×7×160 | conv2d,1×1 | - | 900 | - | HS | 1 |
7×7×960 | pool,7×7 | - | - | - | - | 1 |
1×1×960 | conv2d,1×1,NBN | - | 1280 | - | HS | 1 |
1×1×1280 | conv2d,1×1,NBN | - | k | - | - | 1 |
输入尺寸(高×宽×通道数) | 卷积操作 | 扩展尺寸 | 输出通道 | SE模块 | 激活函数 | 步长 |
---|---|---|---|---|---|---|
224×224×3 | conv2d | - | 16 | - | HS | 2 |
112×112×16 | bneck,3×3 | 16 | 16 | - | RE | 1 |
112×112×16 | bneck,3×3 | 64 | 24 | - | RE | 2 |
56×56×24 | bneck,3×3 | 72 | 24 | - | RE | 1 |
56×56×24 | bneck,5×5 | 72 | 40 | √ | RE | 2 |
28×28×40 | bneck,5×5 | 120 | 40 | √ | RE | 1 |
28×28×40 | bneck,5×5 | 120 | 40 | √ | RE | 1 |
28×28×40 | bneck,3×3 | 240 | 80 | - | HS | 2 |
14×14×80 | bneck,3×3 | 200 | 80 | - | HS | 1 |
14×14×80 | bneck,3×3 | 184 | 80 | - | HS | 1 |
14×14×80 | bneck,3×3 | 184 | 80 | - | HS | 1 |
14×14×80 | bneck,3×3 | 480 | 112 | √ | HS | 1 |
14×14×112 | bneck,3×3 | 672 | 112 | √ | HS | 1 |
14×14×112 | bneck,5×5 | 672 | 160 | √ | HS | 2 |
7×7×160 | bneck,5×5 | 960 | 160 | √ | HS | 1 |
7×7×160 | bneck,5×5 | 960 | 160 | √ | HS | 1 |
7×7×160 | conv2d,1×1 | - | 900 | - | HS | 1 |
7×7×960 | pool,7×7 | - | - | - | - | 1 |
1×1×960 | conv2d,1×1,NBN | - | 1280 | - | HS | 1 |
1×1×1280 | conv2d,1×1,NBN | - | k | - | - | 1 |
输入尺寸(高×宽×通道数) | 卷积操作 | 扩展尺寸 | 输出通道 | SE模块 | 激活函数 | 步长 |
---|---|---|---|---|---|---|
224×224×3 | conv2d,3×3 | - | 16 | - | HS | 2 |
112×112×16 | bneck,3×3 | 16 | 16 | √ | RE | 2 |
56×56×16 | bneck,3×3 | 72 | 24 | - | RE | 2 |
28×28×24 | bneck,3×3 | 88 | 24 | - | RE | 1 |
28×28×24 | bneck,5×5 | 96 | 40 | √ | HS | 2 |
14×14×40 | bneck,5×5 | 240 | 40 | √ | HS | 1 |
14×14×40 | bneck,5×5 | 240 | 40 | √ | HS | 1 |
14×14×40 | bneck,5×5 | 120 | 48 | √ | HS | 1 |
14×14×48 | bneck,5×5 | 144 | 48 | √ | HS | 1 |
14×14×48 | bneck,5×5 | 288 | 96 | √ | HS | 2 |
7×7×96 | bneck,5×5 | 576 | 96 | √ | HS | 1 |
7×7×96 | bneck,5×5 | 576 | 96 | √ | HS | 1 |
7×7×96 | conv2d,1×1 | - | 576 | √ | HS | 1 |
7×7×576 | pool,7×7 | - | - | - | - | 1 |
1×1×576 | conv2d,1×1,NBN | - | 1024 | - | HS | 1 |
1×1×1024 | conv2d,1×1,NBN | - | k | - | - | 1 |
输入尺寸(高×宽×通道数) | 卷积操作 | 扩展尺寸 | 输出通道 | SE模块 | 激活函数 | 步长 |
---|---|---|---|---|---|---|
224×224×3 | conv2d,3×3 | - | 16 | - | HS | 2 |
112×112×16 | bneck,3×3 | 16 | 16 | √ | RE | 2 |
56×56×16 | bneck,3×3 | 72 | 24 | - | RE | 2 |
28×28×24 | bneck,3×3 | 88 | 24 | - | RE | 1 |
28×28×24 | bneck,5×5 | 96 | 40 | √ | HS | 2 |
14×14×40 | bneck,5×5 | 240 | 40 | √ | HS | 1 |
14×14×40 | bneck,5×5 | 240 | 40 | √ | HS | 1 |
14×14×40 | bneck,5×5 | 120 | 48 | √ | HS | 1 |
14×14×48 | bneck,5×5 | 144 | 48 | √ | HS | 1 |
14×14×48 | bneck,5×5 | 288 | 96 | √ | HS | 2 |
7×7×96 | bneck,5×5 | 576 | 96 | √ | HS | 1 |
7×7×96 | bneck,5×5 | 576 | 96 | √ | HS | 1 |
7×7×96 | conv2d,1×1 | - | 576 | √ | HS | 1 |
7×7×576 | pool,7×7 | - | - | - | - | 1 |
1×1×576 | conv2d,1×1,NBN | - | 1024 | - | HS | 1 |
1×1×1024 | conv2d,1×1,NBN | - | k | - | - | 1 |
模型 | 测试集准确率/% | 损失值 |
---|---|---|
MobileNetV3-Large | 96.0 | 0.112 |
MobileNetV3-Small | 95.6 | 0.099 |
迁移+MobileNetV3-Large | 98.3 | 0.055 |
迁移+MobileNetV3-Small | 98.2 | 0.039 |
模型 | 测试集准确率/% | 损失值 |
---|---|---|
MobileNetV3-Large | 96.0 | 0.112 |
MobileNetV3-Small | 95.6 | 0.099 |
迁移+MobileNetV3-Large | 98.3 | 0.055 |
迁移+MobileNetV3-Small | 98.2 | 0.039 |
模型 | 训练集准确率/% | 损失值 | 精确率/% | 召回率/% |
---|---|---|---|---|
MobileNetV3-Small | 96.30 | 0.122 | 96.19 | 96.31 |
迁移+MobileNetV3-Small | 98.20 | 0.039 | 98.25 | 98.25 |
迁移+MobileNetV3-Small-CBAM | 98.50 | 0.035 | 98.55 | 98.57 |
迁移+MobileNetV3-Small-dilated | 98.85 | 0.030 | 98.88 | 98.87 |
迁移+MobileNetV3-Small-CD | 99.09 | 0.029 | 98.75 | 98.75 |
模型 | 训练集准确率/% | 损失值 | 精确率/% | 召回率/% |
---|---|---|---|---|
MobileNetV3-Small | 96.30 | 0.122 | 96.19 | 96.31 |
迁移+MobileNetV3-Small | 98.20 | 0.039 | 98.25 | 98.25 |
迁移+MobileNetV3-Small-CBAM | 98.50 | 0.035 | 98.55 | 98.57 |
迁移+MobileNetV3-Small-dilated | 98.85 | 0.030 | 98.88 | 98.87 |
迁移+MobileNetV3-Small-CD | 99.09 | 0.029 | 98.75 | 98.75 |
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