論文の概要: A New Dataset and Comparative Study for Aphid Cluster Detection and Segmentation in Sorghum Fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.04305v1
• Date: Tue, 7 May 2024 13:27:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-08 14:00:34.886650
• Title: A New Dataset and Comparative Study for Aphid Cluster Detection and Segmentation in Sorghum Fields
• Title（参考訳）: Aphid Cluster Detection and Segmentation in Sorghum Fieldsの新しいデータセットと比較研究
• Authors: Raiyan Rahman, Christopher Indris, Goetz Bramesfeld, Tianxiao Zhang, Kaidong Li, Xiangyu Chen, Ivan Grijalva, Brian McCornack, Daniel Flippo, Ajay Sharda, Guanghui Wang,
• Abstract要約: アフィドの感染は小麦やソルガムの畑に大きな被害をもたらす主要な原因の1つである。 農家はしばしば、健康と環境に悪影響を及ぼす有害な農薬を非効率に利用する。 我々は,アフィドクラスタの検出とセグメンテーションのための大規模なマルチスケールデータセットを開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.735484847744416
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Aphid infestations are one of the primary causes of extensive damage to wheat and sorghum fields and are one of the most common vectors for plant viruses, resulting in significant agricultural yield losses. To address this problem, farmers often employ the inefficient use of harmful chemical pesticides that have negative health and environmental impacts. As a result, a large amount of pesticide is wasted on areas without significant pest infestation. This brings to attention the urgent need for an intelligent autonomous system that can locate and spray sufficiently large infestations selectively within the complex crop canopies. We have developed a large multi-scale dataset for aphid cluster detection and segmentation, collected from actual sorghum fields and meticulously annotated to include clusters of aphids. Our dataset comprises a total of 54,742 image patches, showcasing a variety of viewpoints, diverse lighting conditions, and multiple scales, highlighting its effectiveness for real-world applications. In this study, we trained and evaluated four real-time semantic segmentation models and three object detection models specifically for aphid cluster segmentation and detection. Considering the balance between accuracy and efficiency, Fast-SCNN delivered the most effective segmentation results, achieving 80.46% mean precision, 81.21% mean recall, and 91.66 frames per second (FPS). For object detection, RT-DETR exhibited the best overall performance with a 61.63% mean average precision (mAP), 92.6% mean recall, and 72.55 on an NVIDIA V100 GPU. Our experiments further indicate that aphid cluster segmentation is more suitable for assessing aphid infestations than using detection models.
• Abstract（参考訳）: アフィドの感染はコムギやソルガムの畑に大きな被害をもたらす主要な原因の1つであり、植物ウイルスの最も一般的なベクターの1つである。 この問題に対処するため、農家はしばしば、健康と環境に悪影響を及ぼす有害な農薬を非効率に利用する。 その結果,有意な害虫感染を伴わない地域では大量の殺虫剤が無駄にされる。 これにより、複雑な作物のキャノピー内で十分な量の大規模な寄生虫を発見・散布できるインテリジェントな自律システムの必要性に注意が向けられる。 我々は,アフィドクラスタの検出とセグメンテーションのための大規模データセットを開発し,実際のソルガムフィールドから収集し,アフィドのクラスタを含むように細心の注意を払って注釈付けした。 我々のデータセットは、54,742枚の画像パッチで構成され、様々な視点、様々な照明条件、複数のスケールを示し、現実世界のアプリケーションにおけるその有効性を強調している。 本研究では,アフィドクラスタのセグメンテーションと検出のための4つのリアルタイムセグメンテーションモデルと3つのオブジェクト検出モデルを訓練し,評価した。 精度と効率のバランスを考慮して、Fast-SCNNは80.46%の平均精度、81.21%平均リコール、91.66フレーム/秒(FPS)を達成した。 オブジェクト検出ではRT-DETRが61.63%の平均精度(mAP)、92.6%のリコール、72.55のNVIDIA V100 GPUで最高のパフォーマンスを示した。 さらに,アフィドクラスタのセグメンテーションは,検出モデルを用いた場合よりも,アフィドの感染を評価するのに適していることを示した。

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