A New Dataset and Comparative Study for Aphid Cluster Detection and Segmentation in Sorghum Fields
Notice bibliographique
Résumé
Aphid infestations are one of the primary causes of extensive damage to wheat and sorghum fields and are one of the most common vectors for plant viruses, resulting in significant agricultural yield losses. To address this problem, farmers often employ the inefficient use of harmful chemical pesticides that have negative health and environmental impacts. As a result, a large amount of pesticide is wasted on areas without significant pest infestation. This brings to attention the urgent need for an intelligent autonomous system that can locate and spray sufficiently large infestations selectively within the complex crop canopies. We have developed a large multi-scale dataset for aphid cluster detection and segmentation, collected from actual sorghum fields and meticulously annotated to include clusters of aphids. Our dataset comprises a total of 54,742 image patches, showcasing a variety of viewpoints, diverse lighting conditions, and multiple scales, highlighting its effectiveness for real-world applications. In this study, we trained and evaluated four real-time semantic segmentation models and three object detection models specifically for aphid cluster segmentation and detection. Considering the balance between accuracy and efficiency, Fast-SCNN delivered the most effective segmentation results, achieving 80.46% mean precision, 81.21% mean recall, and 91.66 frames per second (FPS). For object detection, RT-DETR exhibited the best overall performance with a 61.63% mean average precision (mAP), 92.6% mean recall, and 72.55 on an NVIDIA V100 GPU. Our experiments further indicate that aphid cluster segmentation is more suitable for assessing aphid infestations than using detection models.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».