基于改进Mask R-CNN模型的植物叶片分割方法

来源：农业工程学报杂志2022年第1期北京时间：

作者：袁山,汤浩,郭亚,

摘要：通过图像处理对植物叶片进行分割是研究植物表型性状的基础，但叶片间相互遮挡、叶片边缘特征不明显以及幼叶目标过小会对叶片分割效果造成很大的障碍。针对上述问题，该研究提出了一种基于改进Mask R-CNN模型的植物叶片分割方法，通过引入级联检测模块对模型检测分支进行改进，以提高遮挡叶片检测质量；利用注意力机制和一个2层3×3卷积模块对模型分割分支进行优化，以提高边缘特征表达能力；在模型测试过程中采用多尺度叶片分割策略，利用多个尺度上的最优目标以分割幼叶。测试结果表明，在CVPPP叶片分割挑战数据集中的对称最佳Dice得分Symmetric Best Dice（SBD）为90.3%，相比于利用域随机化数据增强策略并采用Mask R-CNN模型进行叶片实例分割的方法提高了2.3个百分点，叶片分割效果有显著提升。该研究提出的方法可以有效解决植物叶片分割效果不佳的问题，为植物表型研究提供技术支撑。

关键词：模型, 图像处理, Mask R-CNN, 植物叶片, 注意力机制, 多尺度分割