基于YOLOv8-FECA的密集场景下小麦赤霉病孢子目标检测

张东彦; 高玥; 程涛; 胡根生; 杨雪; 乔红波; 郭伟; 谷春艳; 《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD

摘要：针对小麦赤霉病孢子图像中密集分布小目标的漏检错检问题，该研究设计了一种针对该场景下小目标检测模型YOLOv8-FECA。以YOLOv8为基准模型，先添加新的小目标检测层，以此增强网络对更小目标语义信息的捕捉以及提高其特征描述的准确性；其次，构建融合特征的焦点注意力机制（focal efficient channel attention module,FECA）以实现对小目标和密集分布目标的关注；再次，引入Wise-IoU Loss与DFL Loss结合作为边界框的回归损失，提高模型的收敛能力以及对边界框预测的准确性；最后，在不同密集场景和不同光线环境下验证了模型的鲁棒性。结果表明，优化后模型YOLOv8-FECA相比YOLOv8在孢子数据集中的平均检测精度均值m AP@0.5提高了4.3个百分点，达到96.8%，且改进模型的检测效率达到实时检测要求。该研究设计的YOLOv8-FECA网络模型在保持高性能的同时能够有效提升密集场景小目标检测的精度，为其他作物病害孢子的检测提供了思路。

关键词： 小麦赤霉病 孢子 密集场景 小目标检测 YOLOv8 显微图像