中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (34): 157-164.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0426
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杜超凡1(
), 汪睿琪2, 吴天翊2, 沈翠玉1, 沈福龙1, 赖日君1, 林晓路1, 马旭东1, 谢小芳2,3(
)
收稿日期:2025-05-30
修回日期:2025-11-20
出版日期:2025-12-04
发布日期:2025-12-04
通讯作者:
作者简介:杜超凡,男,1978年出生,福建龙岩人,农艺师,学士,研究方向:烟叶栽培。通信地址:364000 龙岩市烟草公司新罗区龙岩大道288号,Tel:0597-2999908,E-mail:dcf8888@163.com。
基金资助:
DU Chaofan1(
), WANG Ruiqi2, WU Tianyi2, SHEN Cuiyu1, SHEN Fulong1, LAI Rijun1, LIN Xiaolu1, MA Xudong1, XIE Xiaofang2,3(
)
Received:2025-05-30
Revised:2025-11-20
Published:2025-12-04
Online:2025-12-04
摘要:
本研究旨在针对雪茄烟叶等级判定环节,改善当前国内因缺乏成熟智能分级方法而主要依赖人工操作,进而导致效率低下且标准不统一的问题,以保障雪茄烟叶产品质量。以福建龙岩主栽品种‘FX-01’为研究对象,采集9个常用收购等级的8637张图像数据,采用Swin、ViT、ResNet、Beit和ConvNext 5种主流深度学习模型,分别针对上、中、下部叶构建智能分级模型。结果表明,所有模型均满足日常响应速度需求,其中ConvNext和ViT模型在中部叶测试集上的表现最优,平均准确率达93.3%。这些结果验证了基于图像的深度学习技术在雪茄茄衣智能分级中的可行性,可为后续系统改进和移动端部署提供技术支持与理论依据,同时为雪茄生产的自动化和标准化提供参考。
杜超凡, 汪睿琪, 吴天翊, 沈翠玉, 沈福龙, 赖日君, 林晓路, 马旭东, 谢小芳. 基于深度学习的雪茄茄衣智能分级模型构建与优选[J]. 中国农学通报, 2025, 41(34): 157-164.
DU Chaofan, WANG Ruiqi, WU Tianyi, SHEN Cuiyu, SHEN Fulong, LAI Rijun, LIN Xiaolu, MA Xudong, XIE Xiaofang. Construction and Screening of Intelligent Grading Model of Cigar Leaves Based on Deep Learning[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(34): 157-164.
| 叶位 | 标签 | 训练集 | 验证集 | 测试集 | 总计 |
|---|---|---|---|---|---|
| 上部叶 | JYB1 | 505 | 200 | 254 | 954 |
| JYB2 | 507 | 207 | 178 | 892 | |
| JYB3 | 510 | 210 | 224 | 944 | |
| 中部叶 | JYC1 | 800 | 200 | 200 | 1200 |
| JYC2 | 600 | 284 | 207 | 1091 | |
| JYC3 | 562 | 200 | 126 | 888 | |
| 下部叶 | JYX1 | 485 | 167 | 195 | 892 |
| JYX2 | 538 | 161 | 174 | 873 | |
| JYX3 | 537 | 170 | 196 | 903 |
| 叶位 | 标签 | 训练集 | 验证集 | 测试集 | 总计 |
|---|---|---|---|---|---|
| 上部叶 | JYB1 | 505 | 200 | 254 | 954 |
| JYB2 | 507 | 207 | 178 | 892 | |
| JYB3 | 510 | 210 | 224 | 944 | |
| 中部叶 | JYC1 | 800 | 200 | 200 | 1200 |
| JYC2 | 600 | 284 | 207 | 1091 | |
| JYC3 | 562 | 200 | 126 | 888 | |
| 下部叶 | JYX1 | 485 | 167 | 195 | 892 |
| JYX2 | 538 | 161 | 174 | 873 | |
| JYX3 | 537 | 170 | 196 | 903 |
| 模型 | 指标 | 上部叶 | 中部叶 | 下部叶 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| JYB1 | JYB2 | JYB3 | 平均值 | JYC1 | JYC2 | JYC3 | 平均值 | JYX1 | JYX2 | JYX3 | 平均值 | ||||
| Swin | 召回率 | 0.91 | 0.82 | 0.56 | 0.76 | 0.98 | 0.95 | 0.78 | 0.90 | 0.89 | 0.85 | 0.70 | 0.81 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 24.4 | 32.3 | 32.6 | 29.8 | 21.2 | 29.1 | 30.7 | 27.0 | 23.6 | 30.3 | 30 | 26.9 | |||
| ResNet | 召回率 | 0.80 | 0.85 | 0.74 | 0.80 | 0.70 | 0.66 | 0.77 | 0.71 | 0.85 | 0.71 | 0.60 | 0.72 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 87 | 372.4 | 366.7 | 275.4 | 56.1 | 364.7 | 213.8 | 211.5 | 73.7 | 356.8 | 367.2 | 265.9 | |||
| ConvNext | 召回率 | 0.90 | 0.92 | 0.85 | 0.89 | 0.95 | 0.88 | 0.95 | 0.93 | 0.85 | 0.84 | 0.86 | 0.85 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 63.6 | 98.9 | 121.7 | 83 | 47.8 | 119.2 | 121.2 | 96.1 | 51.5 | 101.7 | 104.2 | 85.8 | |||
| ViT | 召回率 | 0.93 | 0.92 | 0.85 | 0.90 | 0.94 | 0.93 | 0.90 | 0.92 | 0.88 | 0.88 | 0.79 | 0.85 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 54.9 | 168.2 | 168.4 | 130.5 | 61.8 | 138.3 | 167.8 | 122.6 | 52.8 | 134.1 | 169.9 | 118.9 | |||
| Beit | 召回率 | 0.75 | 0.81 | 0.71 | 0.76 | 0.94 | 0.88 | 0.90 | 0.91 | 0.80 | 0.69 | 0.61 | 0.70 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 45.5 | 111.2 | 131.8 | 96.2 | 55.3 | 132.3 | 131.2 | 106.3 | 51.6 | 110.5 | 131.3 | 97.8 | |||
| 模型 | 指标 | 上部叶 | 中部叶 | 下部叶 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| JYB1 | JYB2 | JYB3 | 平均值 | JYC1 | JYC2 | JYC3 | 平均值 | JYX1 | JYX2 | JYX3 | 平均值 | ||||
| Swin | 召回率 | 0.91 | 0.82 | 0.56 | 0.76 | 0.98 | 0.95 | 0.78 | 0.90 | 0.89 | 0.85 | 0.70 | 0.81 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 24.4 | 32.3 | 32.6 | 29.8 | 21.2 | 29.1 | 30.7 | 27.0 | 23.6 | 30.3 | 30 | 26.9 | |||
| ResNet | 召回率 | 0.80 | 0.85 | 0.74 | 0.80 | 0.70 | 0.66 | 0.77 | 0.71 | 0.85 | 0.71 | 0.60 | 0.72 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 87 | 372.4 | 366.7 | 275.4 | 56.1 | 364.7 | 213.8 | 211.5 | 73.7 | 356.8 | 367.2 | 265.9 | |||
| ConvNext | 召回率 | 0.90 | 0.92 | 0.85 | 0.89 | 0.95 | 0.88 | 0.95 | 0.93 | 0.85 | 0.84 | 0.86 | 0.85 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 63.6 | 98.9 | 121.7 | 83 | 47.8 | 119.2 | 121.2 | 96.1 | 51.5 | 101.7 | 104.2 | 85.8 | |||
| ViT | 召回率 | 0.93 | 0.92 | 0.85 | 0.90 | 0.94 | 0.93 | 0.90 | 0.92 | 0.88 | 0.88 | 0.79 | 0.85 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 54.9 | 168.2 | 168.4 | 130.5 | 61.8 | 138.3 | 167.8 | 122.6 | 52.8 | 134.1 | 169.9 | 118.9 | |||
| Beit | 召回率 | 0.75 | 0.81 | 0.71 | 0.76 | 0.94 | 0.88 | 0.90 | 0.91 | 0.80 | 0.69 | 0.61 | 0.70 | ||
| 迭代次数/(次/s) | 45.5 | 111.2 | 131.8 | 96.2 | 55.3 | 132.3 | 131.2 | 106.3 | 51.6 | 110.5 | 131.3 | 97.8 | |||
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