基于深度信念网络的植物叶片识别研究
[Abstract]:The realization of leaf image recognition in the shortest possible time is of great practical significance to the research and protection of plants, however, it is almost impossible to analyze and process the explosively growing leaf image data manually. Therefore, the use of computer-aided plant recognition to improve the efficiency of plant leaf image recognition, reduce labor costs is now the focus of research. Because of the insufficient extracted features or the insufficient complexity of classifier model, the recognition rate of the traditional leaf recognition is not high enough when the number of leaves is increased to a certain number. In order to solve this problem, this paper proposes a multi-feature fusion feature vector and depth belief network classifier for blade recognition. The main contents and conclusions of this paper are as follows: 1. The typical Flavia blade database and ICL database are used to experiment in this paper. First, we pre-process the blade image, including filtering, rotation, clipping and so on, to remove the interference of the image shooting problem to the recognition. Then Fourier descriptors, Gabor filtering features, local binary patterns, Hu invariants, gray-level co-occurrence matrix features are calculated to form the blade feature vector. 2. We use the depth belief network which can build complex classification framework as the classifier. In the process of classifier training, "dropout" algorithm is used to reduce the occurrence of over-fitting. The recognition rates of 32 blades in Flavia database and 91.2% in ICL database are 99.37% and 91.2% respectively. The results are compared with those of other researchers. We also analyze the influence of the number of training samples, the number of hidden layer units and the size of batch training on the recognition effect of depth belief network through experiments, which provide a basis for designing a good network structure. 3, Because the pre-training process has a great influence on the depth belief network, this paper proposes two improved pre-training algorithms to further improve the recognition rate. The first one is called Mean-DBNs algorithm. The training average value of the parameters is used as the result of the pre-training step. The recognition rate of 220 kinds of blades in ICL database is 93.1%. The second is to add integral and differential links in the process of parameter adjustment, which is called PID-DBNs algorithm. The experiments show that the recognition rate of 220 blades can reach 94.1%, and the training time is shorter and the stability is stronger than the original network.
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.41
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,本文编号:2455654
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