基于YOLOv4和自适应锚框调整的谷穗检测方法

摘要

谷穗的检测和计数对于预测谷子产量和育种至关重要。但是,传统的谷穗计数主要基于人工统计,既费时又费力。为解决上述问题,本研究首先建立了一个包含784张图像和10,000个谷穗样本的谷穗检测数据集。提出了一种基于YOLOv4和自适应锚框调整的谷穗检测方法,可快速准确地检测特定框中的谷穗。通过自适应地调整锚框,可生成符合谷穗目标的候选框,从而提升检测的准确率。为验证该方法的有效性,采用了多个标准,包括平均精度(mAP),F1得分(F1-Score),精度(Precision)和召回率(Recall)进行评价。此外,设计了对比试验验证所提出方法的有效性,包括与其他模型(YOLOv2,YOLOv3和Faster-RCNN)进行比较来评估模型的性能,评估模型在不同交并比(IOU)取值下的性能,评估模型在自适应锚框调整下的谷穗检测性能,评估引起模型评价标准变化的原因,以及评估模型在不同原始输入图像尺寸下的性能。试验结果表明,YOLOv4获得了良好的谷穗检测性能。YOLOv4的mAP达到78.99%,F1-score达到83.00%,Precision达到87%和Recall达到79.00%,在所有评价标准上均比其他比较模型高出8%。试验结果表明,该方法具有较好的准确性和高效性。