基于改进FCOS网络的自然环境下苹果检测

为了快速识别和准确定位自然环境下苹果果实目标,提出了一种改进全卷积单阶段无锚框(Fully Convolutional One-Stage object detection,FCOS)网络的苹果目标检测方法.该网络在传统FCOS网络基础上,使用模型体积较小的darknet19作为骨干网络,将center-ness分支引入到回归分支上.同时提出了一种融合联合交并比(GIoU)和焦点损失(Focal loss)的损失函数,在提高检测性能的同时降低正负样本比例失衡带来的误差.首先,对田间采集的自然环境下的苹果图像进行数据增强和标注,使用darknet骨干网络提取图像特征,然后将不同尺度待检测目标分配到不同的网络层中进行预测,最后进行分类和回归,实现苹果目标的检测.该研究在计算机工作站上对不同光照条件、不同密集程度和不同遮挡程度的苹果果实进行检测试验,并与传统FCOS网络的检测结果进行对比分析.基于改进FCOS网络的检测准确率为96.0％,检测精度均值(mean Average Precision,mAP)为96.3％.试验结果表明,改进FCOS网络比传统FCOS网络的苹果检测方法在检测准确度上有提高,具有较强的鲁棒性.