생물환경조절학회지(구 시설원예ㆍ식물공장) Vol.31 No.3 (p.255-260)

딥러닝을 이용한 병징에 최적화된 딸기 병충해 검출 기법

Strawberry Pests and Diseases Detection Technique Optimized for Symptoms Using Deep Learning Algorithm
키워드 :
big data,CNN,data augmentation,smart farm,YOLO,데이터 증강,빅데이터,스마트팜,CNN,YOLO

목차

Abstract
서 론
재료 및 방법
   1. 데이터 세트 구축
   2. 병충해 검출을 위한 CNN 모델설정
   3. 병충해 검출을 위한 CNN 모델 학습
   4. 병징에 특화된 분할 이미지 데이터 세트 구축
   5. CNN을 이용한 병충해 검출 알고리즘
   6. 병충해 검출 모델 학습
결과 및 고찰
   1. 병충해 검출 재현율 비교
   2. 병충해 검출 신뢰도 비교
적 요
Literature cited

초록

본 논문은 딥러닝 알고리즘을 이용하여 딸기 영상 데이터의 병충해 존재 여부를 자동으로 검출할 수 있는 서비스 모델을 제안한다. 또한 병징에 특화된 분할 이미지 데이터 세트를 제 안하여 딥러닝 모델의 병충해 검출 성능을 향상한다. 딥러닝모델은 CNN 기반 YOLO를 선정하여 기존의 R-CNN 기반 모델의 느린 학습속도와 추론속도를 개선하였다. 병충해 검 출 모델을 학습하기 위해 일반적인 데이터 세트와 제안하는 분할 이미지 데이터 세트를 구축하였다. 딥러닝 모델이 일반 적인 학습 데이터 세트를 학습했을 때 병충해 검출률은 81.35%이며 병충해 검출 신뢰도는 73.35%이다. 반면 딥러닝 모델이 분할 이미지 학습 데이터 세트를 학습했을 때 병충해 검출률은 91.93%이며 병충해 검출 신뢰도는 83.41%이다. 따 라서 분할 이미지 데이터를 학습한 딥러닝 모델의 성능이 우 수하다는 것을 증명할 수 있었다.
This study aimed to develop a service model that uses a deep learning algorithm for detecting diseases and pests in strawberries through image data. In addition, the pest detection performance of deep learning models was further improved by proposing segmented image data sets specialized in disease and pest symptoms. The CNN-based YOLO deep learning model was selected to enhance the existing R-CNN-based model's slow learning speed and inference speed. A general image data set and a proposed segmented image dataset was prepared to train the pest and disease detection model. When the deep learning model was trained with the general training data set, the pest detection rate was 81.35%, and the pest detection reliability was 73.35%. On the other hand, when the deep learning model was trained with the segmented image dataset, the pest detection rate increased to 91.93%, and detection reliability was increased to 83.41%. This study concludes with the possibility of improving the performance of the deep learning model by using a segmented image dataset instead of a general image dataset.