融合多头注意力的轻量级作物病虫害识别

摘要

【目的】解决当前病虫害识别方法参数多、计算量大、难以在边缘嵌入式设备部署的问题,实现农作物病虫害精准识别,提高农作物产量和品质。【方法】提出一种融合多头注意力的轻量级卷积网络(Multi-head attention to convolutional neural network,M2CNet)。M2CNet采用层级金字塔结构,首先,结合深度可分离残差和循环全连接残差构建局部捕获块,用来捕捉短距离信息;其次,结合全局子采样注意力和轻量级前馈网络构建轻量级全局捕获块,用来捕捉长距离信息。提出M2CNet-S/B/L 3个变体以满足不同的边缘部署需求。【结果】M2CNet-S/B/L参数量分别为1.8M、3.5M和5.8M,计算量(Floating point operations,FLOPs)分别为0.23G、0.39G和0.60G。M2CNet-S/B/L对PlantVillage病害数据集取得了大于99.7%的Top5准确率和大于95.9%的Top1准确率,对IP102虫害数据集取得了大于88.4%的Top5准确率和大于67.0%的Top1准确率,且比同级别的模型表现优异。【结论】该方法能够对作物病虫害进行有效识别,且可为边缘侧工程部署提供有益参考。