論文の概要: An Enhancement of CNN Algorithm for Rice Leaf Disease Image Classification in Mobile Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.07182v1
• Date: Tue, 10 Dec 2024 04:41:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-11 14:38:59.302632
• Title: An Enhancement of CNN Algorithm for Rice Leaf Disease Image Classification in Mobile Applications
• Title（参考訳）: モバイル利用におけるイネ葉病画像分類のためのCNNアルゴリズムの強化
• Authors: Kayne Uriel K. Rodrigo, Jerriane Hillary Heart S. Marcial, Samuel C. Brillo, Khatalyn E. Mata, Jonathan C. Morano,
• Abstract要約: 本研究では,従来コンボリューショナルニューラルネットワーク(CNN)モデルに頼っていたイネ葉病画像分類アルゴリズムの強化に焦点を当てた。 我々は、CNNのローカル特徴抽出とVision Transformersのグローバルコンテキスト学習を統合する軽量モデルであるImageNet-1k weightsを用いて、MobileViTV2_050で転送学習を採用した。 このアプローチにより、MobileViTV2_050-Aの分類精度が15.66%向上し、ベースラインデータセットでトレーニングされた最初の拡張モデルが93.14%に達した。
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• Abstract: This study focuses on enhancing rice leaf disease image classification algorithms, which have traditionally relied on Convolutional Neural Network (CNN) models. We employed transfer learning with MobileViTV2_050 using ImageNet-1k weights, a lightweight model that integrates CNN's local feature extraction with Vision Transformers' global context learning through a separable self-attention mechanism. Our approach resulted in a significant 15.66% improvement in classification accuracy for MobileViTV2_050-A, our first enhanced model trained on the baseline dataset, achieving 93.14%. Furthermore, MobileViTV2_050-B, our second enhanced model trained on a broader rice leaf dataset, demonstrated a 22.12% improvement, reaching 99.6% test accuracy. Additionally, MobileViTV2-A attained an F1-score of 93% across four rice labels and a Receiver Operating Characteristic (ROC) curve ranging from 87% to 97%. In terms of resource consumption, our enhanced models reduced the total parameters of the baseline CNN model by up to 92.50%, from 14 million to 1.1 million. These results indicate that MobileViTV2_050 not only improves computational efficiency through its separable self-attention mechanism but also enhances global context learning. Consequently, it offers a lightweight and robust solution suitable for mobile deployment, advancing the interpretability and practicality of models in precision agriculture.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,従来コンボリューショナルニューラルネットワーク(CNN)モデルに頼っていたイネ葉病画像分類アルゴリズムの強化に焦点を当てた。 我々は、CNNのローカル特徴抽出とVision Transformersのグローバルコンテキスト学習を統合する軽量モデルであるImageNet-1k weightsを用いて、MobileViTV2_050を用いた転送学習を採用した。 このアプローチにより、MobileViTV2_050-Aの分類精度が15.66%向上し、ベースラインデータセットでトレーニングされた最初の拡張モデルが93.14%に達した。 さらに,2番目の拡張モデルであるMobileViTV2_050-Bでは,22.12%の改善がみられ,99.6%の精度が得られた。 さらに、MobileViTV2-Aは4つの米ラベルで93%のF1スコアを獲得し、87%から97%の範囲で受信者動作特性(ROC)曲線を得た。 資源消費に関して、我々の強化されたモデルは、ベースラインCNNモデルの総パラメータを最大92.50%減らし、1400万から1100万に減らした。 これらの結果から,MobileViTV2_050は分離可能な自己認識機構によって計算効率を向上するだけでなく,グローバルな文脈学習も向上することが示された。 その結果、モバイルデプロイメントに適した軽量で堅牢なソリューションを提供し、精密農業におけるモデルの解釈可能性と実用性を向上させる。

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