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基于Vit模型的作物病虫害识别系统开发者 孙雪

孙雪

发布日期:2025年03月03日 21:48 点击次数:

晚上八点,实验室的灯光照在玻璃窗上。我的键盘旁边有一片从三十里堡村带来的玉米叶标本,叶片边缘带着枯黄的锈斑。这两天,我们团队在作物病虫害识别项目上又有了新进展,看着熟悉的电脑屏幕和满桌的资料,我心中不免涌出自豪感。

为了做好这个项目,我们前期做了大量准备工作。刚开始的时候,我们通过各种渠道收集了14种农作物共38个类别约55000张叶片图片,对这些图片进行预处理,去除底色、单独抠出叶片部分,再整理图片标签。这些工作虽然繁琐,但大家都没有丝毫抱怨,因为我们知道这是为后续的深度学习训练打基础。

在模型训练阶段,我们用的是Vision Transformer模型,训练过程就像一场漫长的战斗,一共训练了10个周期。刚开始的时候,训练集准确率只有69.7%,验证集准确率是87.6%,损失值也比较高。但随着训练的进行,大家每天守在电脑前,看着训练集和验证集的损失值逐渐降低,准确率一点点提高,心里渐渐更有信心。有一天,半夜下着雨,我们连续调试了12小时程序。在程序最后识别准确率终于达到94.3%的那一刻,一切都值得了。那天凌晨,大家都把手贴到了实验室窗户上——窗外的夜色里,仿佛能看到千里之外有待程序应用的农田。

为了验证模型效果,我们对玉米叶片病虫害进行了识别测试,还结合了Attention - Rollout技术做可视化解释。测试的四类样本,健康叶片、Cercospora叶斑病、玉米北方叶斑病和玉米普通锈病,都被准确识别了,平均置信度有81.75%。模型通过注意力机制精准定位病理特征区域,健康叶片关注叶脉和纹理,有病害的叶片聚焦在病斑、边缘这些地方,这也证明了我们的模型不仅能依靠全局特征,还能抓住局部病理细节来判断,以后在田间病害监测上肯定能发挥大作用。

总图像数量:54305张图像。

训练集:43457张图像,用于模型训练。

验证集:10848张图像,用于模型验证。

此前我们带着这个成果去了山东省沂水县三十里堡村,和当地村民交流研究。在那里,我们不仅验证了项目系统的高效性和准确性,还开展了教学活动,教村民怎么使用这个智能化工具。村民们对我们的成果很感兴趣,还给予了高度评价,这是对我们团队这段时间努力的最好认可。再次回到村里,队员教七十岁的李奶奶用手机程序时,老人长满老茧的手总在屏幕上打滑。“闺女,能帮我拍清楚这片病叶吗?”她从兜里掏出手帕包着的作物叶子,手帕上还沾着田里的泥巴。当程序成功识别出条锈病时,奶奶突然抓住我的手腕,满眼欣喜。

回学校的路上,我终于明白了实验室墙上那句话:“技术应该带着人的温度。”汽车颠簸在田埂上时,那些加过的夜班、起过的争执、调试失败时摔过的鼠标,都变成了手心里的暖意。我觉得这就是我们山大学生最实在的坚持——用程序织成保护网,让古老的农耕和现代科技,在土地上一起生长。


【供稿单位:集成电路学院    作者:2023级本科生 孙雪    编辑:新闻网工作室    责任编辑:谢婷婷 蒋晓涵 武立冉  】

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