شبکه های کانولوشنی
در نشریات گروه مکانیزاسیون کشاورزی-
در این تحقیق مدل سازی عملکرد کششی تراکتور شامل پارامترهای توان مالبندی، مقاومت غلتشی و بازده کششی با استفاده از شبکه عصبی کانولوشنی در دو نوع خاک لومی رسی شنی و رسی انجام گردید. آزمایش ها در داخل هر بافت خاک در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی (RCBD) و با سه تکرار انجام شدند. در داخل هر بافت خاک سطوح مختلف رطوبت از 8 تا 17 درصد برای خاک های خشک و 18 تا 40 درصد برای خاک های مرطوب، سرعت پیشروی تراکتور در چهار سطح 2/1، 6/1، 8/1 و 2/2 کیلومتر بر ساعت، عمق کار در دو سطح 30 و 50 سانتی متر، تعداد عبور تراکتور در دو سطح 2 و 6 بار عبور، فشار باد لاستیک تراکتور در دو سطح 20 و 25 پوند بر اینچ مربع انتخاب، و در داخل هر کرت آزمایشی مشخصه های شاخص مخروطی، بار دینامیکی، نیروی مقاوم کششی و درصد محتوی رطوبتی اندازه گیری شدند. شبکه های طراحی شده در این تحقیق از نوع شبکه های کانولوشنی بودند. از الگوریتم هایSgdm ، Adam و Rmsprop به منظور آموزش شبکه استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که شبکه عصبی توسعه داده شده با الگوریتم Sgdm در مقایسه با سایر الگوریتم ها عملکرد بهتری دارد. بنابراین از این الگوریتم به منظور مدل سازی استفاده شد. از معیارهای آماری R2، MSE به منظور ارزیابی عملکرد شبکه استفاده گردید. بهترین عملکرد شبکه کانولوشنی طراحی شده برای پارامترهای توان مالبندی، مقاومت غلتشی و بازده کششی به ترتیب دارای ضریب تبیین 9953/0، 9903/0 و 9888/0 و میانگین مربعات خطا به ترتیب برابر با 0016/0، 0039/0 و 003/0 بودند. همچنین مقدار حداقل و حداکثر برای توان مالبندی به ترتیب برابر با 68/5 و 48/12 کیلووات، برای مقاومت غلتشی چرخ های تراکتور به ترتیب برابر 51/2 و 33/4 کیلونیوتن و برای بازده کششی به ترتیب برابر با 42/73 و 05/80 درصد بدست آمد.کلید واژگان: بازده کششی، مقاومت غلتشی، توان مالبندی، یادگیری عمیق، شبکه های کانولوشنیIn this research, field experiments were carried out in two types of soil (sandy clay loam and clay) to model the traction performance of the tractor considering drawbar power, rolling resistance, and traction efficiency, using deep learning and convolutional neural network while having some parameters such as soil type and conditions, tool parameters, and operation parameters. The tests were conducted within each soil texture in the form of factorial tests based on the randomized complete block design (RCBD) in triplicates. The tests were done in various moisture levels (8-17% for dry soils and 18-40% for moist soils), tractor forward speed (1.2, 1.6, 1.8, and 2.2 km h-1), working depth (30 and 50 cm), the number of pass (2 and 6 times), and tire inflation pressure (20 and 25 psi). The cone index, dynamic load, draft force, and moisture content were measured in each tests. The networks designed to model the drawbar power, rolling resistance, and traction efficiency were of convolutional neural network type. Various algorithms such as Sgdm, Adam, and Rmsprop were utilized to train the network. The results showed that the neural network developed by Sgdm algorithm outperformed the others. Therefore, this algorithm was utilized for the modeling process. Statistical criteria such as R2 and MSE were also employed to evaluate the performance of the network. For the drawbar power, the 8-499-499-1 architecture showed the best performance with R2=0.9953 and MSE=0.0016. Concerning the rolling resistance, the best performance was observed in 8-301-305-1 architecture with R2=0.9903 and MSE=0.0039. The best performance for the traction efficiency was obtained by 8-371-371-1 architecture with R2=0.9888 and MSE=0.003. The results showed that these networks can be used to model parameters by removing convolution layers and reducing dimensions.Keywords: Traction Efficiency, Rolling Resistance, Drawbar Power, Deep Learning, Convolutional Neural Network
-
گوشت گاو با دارا بودن انواع آمینواسیدهای ضروری انسان، به عنوان یکی از اصلی ترین منابع تامین کننده پروتیین جوامع بشری است. حفظ سلامت جامعه، تامین مواد غذایی سالم و باکیفیت را بیش از هرزمانی ضروری تر کرده است. از مهم ترین و کاربردی ترین روش های ارزیابی کیفیت گوشت گاو بررسی ویژگی های ظاهری و فیزیکی آن است. در این پژوهش باهدف ارزیابی کیفیت گوشت گاو ازنظر سفتی و تردی بر اساس ویژگی های تصویر به طراحی و اجرای مدلی بر پایه شبکه های عصبی کانولوشنی مبتنی بر سه ساختار موبایل نت، اینسپشن و 16VGG پرداخته شده است. در این پژوهش از تصاویر دیجیتال که به وسیله گوشی همراه هوشمند شرکت ال جی مدل (LG G4 H815) در شرایط کنترل نشده و مستقل از محیط و نور که مقدار مقاومت برشی هر نمونه گوشت به روش وارنر-براتزلر اندازه گیری شده بود، برای آموزش و ارزیابی شبکه عصبی کانولوشنی استفاده شده است . در پایان مدل های طراحی شده توانستند با دقت قابل قبولی به دسته بندی نمونه های اولیه بر اساس ویژگی های استخراج شده بپردازند. برای ارزیابی الگوریتم طبقه بندی از ماتریس اغتشاش استفاده شد و شاخص های آماری ازجمله دقت، صحت، حساسیت و اختصاصی بودن از نتایج ماتریس اغتشاش مورد بررسی قرار گرفتند . بهترین مدل طبقه بند، مدل مبتنی بر ساختار موبایل نت بود که این مدل توانست با دقت %92/6 تصاویر را طبقه بندی کند.کلید واژگان: بینایی ماشین، وارنر- براتزلر، شبکه عصبی کانولوشنی، موبایل نت، اینسپشن، VGGRed meat, having all kinds of essential amino acids needed by humans and as one of the main sources of protein for human societies, has long been of great importance in the human diet, this special place has made the need to provide healthy and high-quality materials more urgent than ever. One of the most important and practical techniques for evaluating meat quality is studying its appearance and physical characteristics. This research designed and implemented a model based on convolutional neural networks based on three structures: Mobile Net, InceptionV3, and VGG16. In this research, the shear resistance value of each meat sample was measured by the Warner-Bratzler method, and input data for training and evaluation of the convolutional neural networks were digital images taken by the LG model smartphone (LG G4 H815) in uncontrolled conditions and independent of the environment and light. In the end, the designed models were able to classify the prototypes based on the extracted features with acceptable accuracy. The performance of the designed models was evaluated with statistical indicators of accuracy, precision, sensitivity, and specificity, and the best classification model was the model designed based on the structure of the Mobile Net, which was able to classify image data with an accuracy of 92.61%.Keywords: Machine vision, Warner-Bratzler, Convolution neural network, Mobile Net, Inception-V3, VGG16
-
مجله پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی، سال نهم شماره 2 (پیاپی 17، پاییز و زمستان 1399)، صص 119 -131
یکی از روشهای ارزیابی عملکرد خطیکارها میتواند مقایسه درستی عملکرد آن با بررسی جمعیت رویش گیاهان کشتشده در واحد سطح مزرعه باشد. به نظر میرسد پیکسلهای محل رویش گیاهان دارای ویژگیهای مشابهی با توجه به تغییرات پارامترهای تصویر زمین و گیاهان هستند. استفاده از روش یادگیری عمیق بر پایه شبکههای عصبی کانولوشن برای ایجاد نقشه مناطق موردنظر در تصویر مناسب به نظر میرسد. در این رابطه، درمجموع 2720 تصویر از غلات که در مراحل اولیه رشد قرار داشتند از مزرعه موردنظر اخذ گردید. 212 تصویر با پسزمینههای مختلف انتخاب و برای تغذیه و آموزش یک شبکه عصبی کانولوشنی علامتگذاری شدند. تصاویر خام بهعنوان ورودی و نقشههای نقاط رویش علامتگذاری شده دستی بهعنوان خروجی شبکه تعریف گردیدند. بهمنظور محاسبه هزینه شبکه، خروجی پیشبینیشده توسط شبکه با نقشه از پیش علامتگذاری شده پیکسلها مقایسه میشدند. سپس خطاهای پیشبینی به عقب بازگردانده شده و بهروزرسانی پارامترهای شبکه انجام میگرفت. بررسی خروجی اولیه شبکه نشان داد که شبکه آموزشدیده به نوک برگهای گیاهان، علفهای هرز و بقایای گیاهی به اشتباه بهعنوان نقاط رویش گیاه پاسخ داده است. برای غلبه بر این خطاها و بهبود عملکرد شبکه، یک تابع جریمه برای نقاط پیشبینیشده غلط تعریف گردید. شبکه با سه نرخ جریمه آموزشدیده و برای هر نرخ، شبکه با 9 گام آستانه سافت مکس ارزیابی گردید. با توجه به خروجی شبکه، تصاویر از نظر تراکم گیاهی محدوده بندی شد. برای ارزیابی مدل در محدودهای مختلف، در هر محدوده مشخص تصاویری از مزرعه بهصورت تصادفی انتخاب شدند. این تصاویر به مدل خورانده و خروجیهای آنها با حقیقت مقایسه شد. میانگین هارمونی شاخص دقیق و شاخص فراخوانی در محدودههایی که حدود 94 درصد از مجموع تصاویر مزرعه در آن قرار داشت بالای 80 درصد تخمین زده شد که نشاندهنده عملکرد مناسب مدل در این زمینه است. نتایج نشان داد که مدل میتواند بازخورد قابل قبولی در مورد عملکرد کاشت ارایه و مدیریت و کارایی مزرعه را در گامهای بعدی بهبود ببخشد.
کلید واژگان: خطی کار، ارزیابی عملکرد، کاشت، جمعیت رویش گیاهان، یادگیری عمیق، شبکه عصبی کانولوشنیOne of the methods of assessing the performance of seed drills may be to compare the performance with the crop population growth. Pixels of crop emergence zone appear to have similar characteristics concerning image parameter variations between soil and crop. The use of deep learning methods based on convolution neural networks to map regions of interest in the image seems appropriate. In this regard, a total of 2720 images of early-growth cereals were obtained from a field. 212 images with different backgrounds were selected and annotated to feed and train a neural network model. Raw images were defined as inputs and maps of manually marked growth points as network outputs. In order to calculate the network cost, the predicted output of the network was compared with the pre-marked pixel map. Prediction errors were then back-propagated and the network parameters updated. Examination of the initial network output showed that the trained network had responded incorrectly to plant tips, weeds and plant remains as plant growth points. To overcome these errors and improve network performance, a penalty function was defined for the mistaken predicted points. The network was trained with three penalty rates and evaluated with nine Soft Max thresholds. According to the network output, images were arranged in terms of plant density. In order to evaluate the model in different ranges, images from each particular range were selected at random. These images were fed to the model and their outputs compared with the truth. For the ranges where approximately 94% of the total field images existed, the average harmonic accuracy of the precision index and the recall index was estimated to be over 80%, indicating good model performance. The results showed that the model can provide acceptable feedback on sowing performance and improve farm management and efficiency in the next steps.
Keywords: Seed Drills, Performance Evaluation, Sowing, Crop Population Growth, Deep Learning, Convolution Neural Networks
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.