Исследовательская база

Detection of Varroa destructor Infestation of Honeybees Based on Segmentation and Object Detection Convolutional Neural Networks

Заражение *Varroa destructor* — один из основных факторов глобального сокращения популяций медоносных пчёл. Мониторинг уровня заражённости клещом варроа критически важен для своевременного принятия мер защиты пчелиных семей. Системы машинного зрения позволяют неинвазивно выявлять клеща варроа в семье, однако этому мешают два фактора: сложные динамические сцены с множеством пчёл и малый объём данных по *Varroa destructor* как объекту малого размера. Для решения этих проблем авторы разработали сверточную нейронную сеть, интегрированную с машинным зрением. Чтобы преодолеть первую сложность, изображение пчелы отделяется от фона с помощью сети сегментации, после чего сеть детекции объектов YOLOX обнаруживает клещей *Varroa* в сегментированных областях. Такое сочетание сегментации и детекции объектов обеспечивает более точное обнаружение и уменьшает число ложноположительных срабатываний. Для решения второй проблемы в YOLOX добавлен механизм Coordinate Attention (CA), который помогает извлекать более различимые признаки *Varroa destructor*, а также улучшена функция потерь confidence, чтобы смягчить дисбаланс классов. Полевые эксперименты на пасеке показали, что метрики предложенной модели превосходят другие сравниваемые модели. Значение доли пчёл, заражённых клещом варроа, определённое сетью, составило 1.13%, что ближе всего к истинному значению 1.19% среди всех протестированных подходов.

Сведения о публикации

Организации
🇨🇳 Shandong Agriculture University
Год
2023
Тип
Journal

Актуальность для Gratheon

Описанный здесь двухэтапный конвейер «сегментация → детекция» даёт Gratheon очень конкретную архитектуру для визуального анализа здоровья пчелиных семей: сначала сеть сегментации выделяет отдельную пчелу, затем YOLOX ищет клеща Varroa destructor внутри сегментированной области, заметно снижая количество ложных срабатываний на сложном фоне. Механизм Coordinate Attention и модифицированная функция confidence loss — это практические инженерные приёмы, которые Gratheon может использовать напрямую для задач, где клещ является очень маленьким объектом и присутствует сильный дисбаланс классов. Точность 1.13% против истинного уровня заражённости 1.19% задаёт высокий ориентир качества для собственной оценки моделей Gratheon. Дополнительную ценность даёт то, что система была проверена в полевых условиях на реальной пасеке, а значит результаты хорошо переносятся на прикладной сценарий развёртывания Gratheon.