基于多尺度残差空间注意力轻量化U-Net的农业害虫检测方法

来源：江苏农业科学杂志2023年第第3期北京时间：

作者：李萍; 刘裕; 师晓丽; 张善文

单位：1.郑州西亚斯学院，河南郑州 451150； 2.西京学院信息工程学院，陕西西安 710123

摘要：田间害虫的快速精准检测是作物害虫防治的前提。现有基于卷积神经网络的作物害虫检测方法常包含大量训练参数，难以应用于现实场景中。针对上述难点，提出1种基于多尺度残差空间注意力轻量化U-Net(Multi-scale residual spatial attention lightweight U-Net，简称MSRSALU-Net)的检测方法，并应用于田间害虫检测。MSRSALU-Net由编码模块与解码模块组成。在MSRSALU-Net编码模块中，多尺度残差卷积模块用于提取害虫多尺度信息以缓解害虫尺度变化对检测性能的影响；空间注意力机制模块用于提取特征的全局依赖以缓解复杂背景对检测性能的干扰。此外，使用残差连接路径模块连接MSRSALU-Net的编码模块与解码模块，以更好地传播特征信息。在构建的IP13数据库上进行试验，基于MSRSALU-Net的害虫检测方法的识别精度为95.11%。与基于UNet、注意力UNet、MultiResUNet的害虫检测方法相比，MSRSALU-Net检测精度分别提高11.85%、5.38%、2.41%。模型参数量与U-Net、注意力UNet、MultiResUNet相比，分别减少了25.81%、21.45%、18.39%。结果表明，提出的MSRSALU-Net能有效克服害虫尺度变化、背景复杂等因素干扰，实现害虫的快速精准识别。该方法可为田间作物害虫检测系统提供技术支撑。

关键词：作物害虫检测;U-Net;空间注意力机制;多尺度残差空间注意力轻量化U-Net