基于改进U-Net的根系表型参数测量系统

赵亚凤, 刘晓璐, 王冬冬, 王孟雪, 宋文华, 胡峻峰

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森林工程 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (04) : 127-136.

基于改进U-Net的根系表型参数测量系统

  • 赵亚凤, 刘晓璐, 王冬冬, 王孟雪, 宋文华, 胡峻峰
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国家自然科学基金项目(32371864)

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摘要

为解决背景噪声干扰下,从微根管采集的原位根系图像中难以直接提取准确的表型参数问题,提出一种基于改进U-Net的微根管根系表型参数测量系统。在U-Net网络中引入优化后的空洞空间金字塔池化模块(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)和高效通道注意力模块(Efficient Channel Attention,ECA),增大感受野,提升模型捕捉根系细节特征的能力,获取精确的根系分割图像。结果表明,改进的U-Net模型平均交并比和平均像素精度分别为87.07%和91.85%,相较原始U-Net分别提高了2.49%和2.3%。与WinRHIZO根系分析软件测量值相比,根长度和面积决定系数分别为0.951 8和0.984 9,Spearman相关系数分别为0.972 5和0.975 7,可以实现根系长度和面积的准确测量。

关键词

根系表型 / 微根管 / 图像分割 / 参数测量 / U-Net

中图分类号

TP391.41 / S771.8

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赵亚凤, 刘晓璐, 王冬冬, 王孟雪, 宋文华, 胡峻峰. 基于改进U-Net的根系表型参数测量系统. 森林工程. 2024, 40(04): 127-136
国家自然科学基金项目(32371864). Forest Engineering. 2024, 40(04): 127-136

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