像素精准可解释的胁迫指标:用于田间作物病情严重度量化的语义分割框架
植物病害由生物和非生物胁迫引起,全球农业产量每年损失估计20-40%,经济损失超过2200亿美元。本文提出了一个统一的深度学习流程,结合语义分割、基于回归的严重度估计和疾病分类。胁迫严重度分为四级(低到极高),基于感染叶面积比例。使用苹果树叶子病害分割数据集(1641样本,6类)评估四种模型:U-Net(MobileNetV2)、SegFormer、FCN及PSPNet。MobileNetV2的U-Net表现最佳,达98.20%像素精度、0.70 mIoU及99.41%检测准确率,且单图处理14.7毫秒,适合实时应用。SegFormer表现接近(mIoU 0.66),FCN及PSPNet空间精度较低(约0.49 mIoU)。严重度指数与专家标注高度相关(r=0.968,R^2=0.937),证明系统在自动作物监测和决策支持中的可靠性。
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