Single-Species Leaf Detection against Complex Backgrounds with YOLOv5s
Notice bibliographique
Résumé
Accurate and rapid localization and identification of tree leaves are of significant importance for urban forest planning and environmental protection. Existing object detection neural networks are complex and often large, which hinders their deployment on mobile devices and compromises their efficiency in detecting plant leaves, especially against complex backgrounds. To address this issue, we collected eight common types of tree leaves against complex urban backgrounds to create a single-species leaf dataset. Each image in this dataset contains only one type of tree but may include multiple leaves. These leaves share similar shapes and textures and resemble various real-world background colors, making them difficult to distinguish and accurately identify, thereby posing challenges to model precision in localization and recognition. We propose a lightweight single-species leaf detection model, SinL-YOLOv5, which is only 15.7 MB. First, we integrated an SE module into the backbone to adaptively adjust the channel weights of feature maps, enhancing the expression of critical features such as the contours and textures of the leaves. Then, we developed an adaptive weighted bi-directional feature pyramid network, SE-BiFPN, utilizing the SE module within the backbone. This approach enhances the information transfer capabilities between the deep semantic features and shallow contour texture features of the network, thereby accelerating detection speed and improving detection accuracy. Finally, to enhance model stability during learning, we introduced an angle cost-based bounding box regression loss function (SIoU), which integrates directional information between ground-truth boxes and predicted boxes. This allows for more effective learning of the positioning and size of leaf edges and enhances the model’s accuracy in detecting leaf locations. We validated the improved model on the single-species leaf dataset. The results showed that compared to YOLOv5s, SinL-YOLOv5 exhibited a notable performance improvement. Specifically, SinL-YOLOv5 achieved an increase of nearly 4.7 percentage points in the mAP@0.5 and processed an additional 20 frames per second. These enhancements significantly enhanced both the accuracy and speed of localization and recognition. With this improved model, we achieved accurate and rapid detection of eight common types of single-species tree leaves against complex urban backgrounds, providing technical support for urban forest surveys, urban forestry planning, and urban environmental conservation.
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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,001 |
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 ».