RGB通道增强的草坪杂草识别算法

摘要

[目的]为了实现草坪维护的精准化施药，针对自然环境中杂草与草坪草颜色相近导致杂草难以识别的问题，以YOLOv5s为基础目标检测网络，提出一种突出输入图片颜色信息的草坪杂草检测模型。[方法]对输入图片进行切片，扩展RGB通道数为原来的4倍。对切片后的图片进行全局平均池化和全局最大池化，提取原图片中的颜色信息，对颜色通道进行加权，提高对单色目标检测效果。为了进一步增强网络对于形状相似颜色不同的目标识别效果，改进SPPF模块为SPPFCSPC模块，进一步提高不同草坪环境下的杂草识别精度。[结果]改进后的YOLOv5s网络对于单色目标识别效果较好，对普通草坪杂草的检测精确率达到0.928,召回率为0.970,mAP@0.5为0.943,帧率为104 f·s^-1,模型内存占用量13.8 MB比使用Focus模块的YOLOv5s检测精度提高4.1百分点，比使用Conv模块的YOLOv5s检测精度提高5.4百分点，在疏林草坪的检测结果mAP@0.5达到0.957。[结论]本文算法可有效识别多种自然环境中的草坪杂草，可为草坪杂草精准化施药提供支持。本文改进模块对颜色的敏感度较好，为与背景颜色相似度较高的单色目标检测提供技术参考。

关键词

目标检测 / YOLOv5s / 草坪杂草 / 精准施药 / 颜色注意机制

基金资助

国家自然科学基金项目(62173160)