基于知识蒸馏的轻量化农作物病害识别算法

摘要

农作物病害是威胁农作物生长的主要因素之一,机器学习算法能高效率实现大范围农作物病害的发现,有利于对其进行及时处理,进而提升农作物的产量和质量.在大范围农业场景中,由于供电等条件限制,无法满足服务器等高算力设备的供电需求,现有深度网络模型大多需要较高算力,难以部署在低功耗的嵌入式设备上,给大范围农作物病害的准确识别应用带来障碍.为解决此问题,提出了一种基于知识蒸馏的轻量化农作物病害识别模型,并设计了一种基于残差结构和注意力机制的学生模型,利用知识蒸馏方法从大规模模型ConvNeXt中迁移学习成果,在实现模型轻量化的同时保持高精度识别.实验结果表明,在模型规模为2.28 MB的条件下, 39类农作物病害图像分类任务的准确率达到了98.72%,且每类病害的精确率、召回率和特异度均高于90%.该模型满足了在嵌入式设备中部署的需求,为农作物病害识别提供了一种实用高效的解决方法.

关键词

农作物病害识别 / 卷积神经网络 / 知识蒸馏算法 / 注意力机制