基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，该方法包括：将待检测花粉图像输入到花粉检测特征网络模型中的特征融合层，获取所述待检测花粉图像的花粉融合特征，所述特征融合层基于膨胀卷积金字塔和多尺度金字塔融合得到；将所述花粉融合特征输入到所述花粉检测特征网络模型中的检测层，获取检测结果。本发明专利技术提供的一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，基于多尺度金字塔与膨胀卷积金字塔组成特征融合层，可以精确的检测出图像中的花粉颗粒。

【技术实现步骤摘要】
基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法
本专利技术涉及计算机和人工智能
，尤其涉及一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法。
技术介绍
随着人们生活质量要求的提高，与城镇生态文化的发展，城市绿化成为改善城市气候与人们生活居住环境的重要举措。然而，城市绿化植物在净化城市环境，优善人民居住环境的同时，也给部分人的健康带来危害。花粉症是由致敏性花粉飘散与空气中被人体接触或摄入而诱发的一系列疾病，包括支气管哮喘、过敏性鼻炎、皮炎等。近些年来，随着我国城市建设的发展，城市绿化区域不断扩展，花粉过敏原也随之不断增加，从而导致花粉症的发病率与患病率呈逐年升高趋势，多方面的研究已显示花粉症已经具有了地区性、季节性的特点，甚至其已经成为常年多发性症状了。而目前针对花粉症最有效的解决方法，就是对花粉致敏原的提前预防和规避策略。因此，准确而及时的花粉浓度预报可以帮助花粉过敏患者提前预知花粉天气，从而使其做好充分的防护准备工作，提升出行的安全舒适度。目前，一种收集花粉和保存的方式是使用胶带采集空气中的花粉，然后制成载玻片进行保存。而检测方法，一般是人工的检测和识别方法，专业人员将载玻片放到电子显微镜下，在电子显微镜的帮助下识别出花粉的种类和数目。这种人工识别花粉的方法不仅耗费大量的时间成本、人工成本而且此种方法需要的人员要具备非常丰富的知识和经验，此外，这种方法还具有很高的主观性和复杂度。因此，专利技术一种机器自动化的花粉检测识别方法，可以极大提高花粉的检测效率与精度，减轻花粉浓度预报研究人员的工作负担。花粉检测是在花粉图像中众多花粉颗粒里面对其每一个花粉颗粒确定其类别的任务。因此，此任务和目标检测任务有着相同的方法操作。目标检测任务是在图像中对各个对象定位其位置并确定其类别。因此，花粉检测时一个目标检测任务。主流的目标检测方法，如RCNN系列、YOLO目标检测网络，首先将图像数据输入到网络中，然后在网络的最后一层提取特征图，再将特征图经过预测网络，从而预测图像中物体的类别和位置。这种在网络最后一层提取的特征图的方式存在着许多不足之处。首先，由于是最后一层提取的特征，会经过许多下采样操作，会使得最后得到的特征图的分辨率太小，这会使得小目标信息严重受损，甚至在特征图中丢失小目标的信息；同时，由于网络层过深，大目标的边缘信息会变得十分模糊，从而使得大目标难以定位，从而使得检测的准确度较低。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，用以解决现有技术中花粉检测度低的缺陷，实现花粉类别和位置的精确检测。本专利技术提供一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，包括：将待检测花粉图像输入到花粉检测特征网络模型中的特征融合层，获取所述待检测花粉图像的花粉融合特征，所述特征融合层基于膨胀卷积金字塔和多尺度金字塔融合得到；将所述花粉融合特征输入到所述花粉检测特征网络模型中的检测层，获取检测结果；其中，所述花粉检测特征网络模型通过对花粉样本以及样本标签进行训练得到。根据本专利技术提供的一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，所述将待检测花粉图像输入到花粉检测特征网络模型中的特征融合层，获取所述待检测花粉图像的花粉融合特征，包括：将所述待检测花粉图像输入到所述特征融合层的主干网络中，得到花粉初始特征，所述主干网络由不同尺度的网络层组成；对所述花粉初始特征进行卷积，得到花粉卷积特征；对所述花粉卷积特征进行上采样，得到第一花粉上采样特征；对所述花粉卷积特征和所述第一花粉上采样特征进行注意力机制和卷积操作，得到第一花粉初融特征；对所述第一花粉初融特征进行膨胀卷积、激活函数和融合操作，得到第一花粉中融特征；对所述第一花粉中融特征进行上采样，得到第二花粉上采样特征；对所述第二花粉上采样特征进行注意力机制和卷积操作，得到第二花粉初融特征；对所述第二花粉初融特征进行膨胀卷积、激活函数和融合操作，得到所述花粉融合特征。根据本专利技术提供的一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，所述将所述待检测花粉图像输入到所述特征融合层的主干网络中，得到花粉初始特征，包括：将所述待检测花粉图像输入到所述主干网络中，得到5个不同尺度的花粉初始特征，5个不同尺度的花粉初始特征的尺寸分别为所述待检测花粉图像的1/8、1/16、1/32、1/64、1/128。根据本专利技术提供的一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，所述对所述花粉初始特征进行卷积，得到花粉卷积特征，应用如下公式获得：Pn′＝Conv(Pn)，n＝1、2、3、4、5；其中，Pn表示第n个花粉初始特征，Pn′表示第n个花粉卷积特征。根据本专利技术提供的一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，所述对所述花粉卷积特征进行上采样，得到第一花粉上采样特征，应用如下公式获得：P′n_up1＝Upsample(Pn′)，n＝1、2、3、4、5；其中，P′n_up1表示第n个第一花粉上采样特征，Pn′表示第n个花粉卷积特征。根据本专利技术提供的一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，所述对所述花粉卷积特征和所述第一花粉上采样特征进行注意力机制和卷积操作，得到第一花粉初融特征，应用如下公式获得：Pn_merge＝Convup(Attention(P'n+1_up1☉Upsample(Pn+1_merge)))，n＝1、2、3；P4_merge＝P′5_up1；其中，Pn_merge表示第n个第一花粉初融特征，P′n+1_up1表示第n+1个第一花粉上采样特征。根据本专利技术提供的一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，所述对所述第一花粉初融特征进行膨胀卷积、激活函数和融合操作，得到第一花粉中融特征，应用如下公式获得：BNdpn＝BN(Concat(D_Convr2(Pmerge),D_Convr4(Pmerge),D_Convr6(Pmerge)))；FDPN＝Down_Channel(Relu(BN))；P1_td＝Conv(Attention(P'1☉F1_DPN))；Pn_td＝Conv(Attention(P'n☉Fn_DPN☉Downsample(Pn-1_td)))；P5_td＝Conv(Attention(P'5☉Downsample(P4_td)))；其中，Pn_td表示第n个第一花粉中融特征。本专利技术还提供一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测系统，包括：融合模块，用于将待检测花粉图像输入到花粉检测特征网络模型中的特征融合层，获取所述待检测花粉图像的花粉融合特征，所述特征融合层基于膨胀卷积金字塔和多尺度金字塔融合得到；检测模块，用于将所述花粉融合特征输入到所述花粉检测特征网络模型中的检测层，获取检测结果；其中，所述花粉检测特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，其特征在于，包括：/n将待检测花粉图像输入到花粉检测特征网络模型中的特征融合层，获取所述待检测花粉图像的花粉融合特征，所述特征融合层基于膨胀卷积金字塔和多尺度金字塔融合得到；/n将所述花粉融合特征输入到所述花粉检测特征网络模型中的检测层，获取检测结果；/n其中，所述花粉检测特征网络模型通过对花粉样本以及样本标签进行训练得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，其特征在于，包括：
将待检测花粉图像输入到花粉检测特征网络模型中的特征融合层，获取所述待检测花粉图像的花粉融合特征，所述特征融合层基于膨胀卷积金字塔和多尺度金字塔融合得到；
将所述花粉融合特征输入到所述花粉检测特征网络模型中的检测层，获取检测结果；
其中，所述花粉检测特征网络模型通过对花粉样本以及样本标签进行训练得到。


2.根据权利要求1所述的基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，其特征在于，所述将待检测花粉图像输入到花粉检测特征网络模型中的特征融合层，获取所述待检测花粉图像的花粉融合特征，包括：
将所述待检测花粉图像输入到所述特征融合层的主干网络中，得到花粉初始特征，所述主干网络由不同尺度的网络层组成；
对所述花粉初始特征进行卷积，得到花粉卷积特征；
对所述花粉卷积特征进行上采样，得到第一花粉上采样特征；
对所述花粉卷积特征和所述第一花粉上采样特征进行注意力机制和卷积操作，得到第一花粉初融特征；
对所述第一花粉初融特征进行膨胀卷积、激活函数和融合操作，得到第一花粉中融特征；
对所述第一花粉中融特征进行上采样，得到第二花粉上采样特征；
对所述第二花粉上采样特征进行注意力机制和卷积操作，得到第二花粉初融特征；
对所述第二花粉初融特征进行膨胀卷积、激活函数和融合操作，得到所述花粉融合特征。


3.根据权利要求2所述的基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，其特征在于，所述将所述待检测花粉图像输入到所述特征融合层的主干网络中，得到花粉初始特征，包括：
将所述待检测花粉图像输入到所述主干网络中，得到5个不同尺度的花粉初始特征，5个不同尺度的花粉初始特征的尺寸分别为所述待检测花粉图像的1/8、1/16、1/32、1/64、1/128。


4.根据权利要求2所述的基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，其特征在于，所述对所述花粉初始特征进行卷积，得到花粉卷积特征，应用如下公式获得：
P′n＝Conv(Pn)，n＝1、2、3、4、5；
其中，Pn表示第n个花粉初始特征，P′n表示第n个花粉卷积特征。


5.根据权利要求2所述的基于膨胀卷积金字塔与多尺度金字塔的花粉检测方法，其特征在于，所述对所述花粉卷积特征进行上采样，得到第一花粉上采样特征，应用如下公式获得：
P′n_up1＝Upsample(P′n)，n＝1、2、3、4、5；
其中，P′n_u...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰玮，李娟，李建强，叶彩华，尤焕苓，张丰瑶，
申请(专利权)人：北京工业大学，北京市气象服务中心，
类型：发明
国别省市：北京;11