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利用Ultralytics YOLO11 和目标检测来控制害虫

了解YOLO11 的物体检测功能如何实现病虫害检测和管理等应用,改变智能农业,让作物更健康。

对农民来说,农作物不仅仅是一种收入来源,更是数月辛勤劳动和奉献的结果。然而,害虫会迅速将辛勤劳动转化为损失。传统的虫害防治方法,如人工检查和广泛使用杀虫剂,往往达不到预期效果。这反过来又导致时间、资金和资源的浪费,以及作物受损、产量下降和成本上升。预计到 2028 年,虫害控制市场规模将达到 328 亿美元,因此更好的解决方案比以往任何时候都更加重要。

这正是人工智能(AI)和计算机视觉等技术可以提供帮助的地方。前沿技术正在改变农民处理害虫的方式,而计算机视觉模型(如 Ultralytics YOLO11等计算机视觉模型正引领着这一方向。利用图像和视频,YOLO11 可以分析作物,及早发现害虫,防止损害,实现精确、高效的耕作。这种智能农业解决方案节省了时间,减少了浪费,提高了产量。

在本文中,我们将探讨YOLO11 如何重新定义害虫防治、它的先进功能以及它为使农业更智能、更高效所带来的好处。

利用计算机视觉任务(如物体检测)进行害虫检测

传统的害虫防治工作给人一种与时间赛跑的感觉。人工检查既缓慢又耗费人力,通常只能在造成损害后才能发现问题。到那时,害虫已经扩散,造成作物损失和资源浪费。研究表明,害虫每年破坏全球20% 到 40% 的农作物产量

视觉人工智能为解决这一问题提供了一种全新的方法。集成了计算机视觉的高分辨率人工智能摄像头可用于全天候监控作物并检测害虫。早期检测可帮助农民在害虫造成严重危害之前迅速将其消灭。

图 1.计算机视觉识别肉眼难以发现的害虫的例子。

YOLO11 它支持对象检测(可用于识别图像或视频中的害虫)和图像分类(对害虫进行分类)等计算机视觉任务,帮助农民更有效地监控和解决害虫问题。农民甚至可以通过定制训练 YOLO11识别威胁其田地的特定害虫。

例如,东南亚的稻农可能会与褐飞虱作斗争,众所周知,褐飞虱是一种主要害虫,会对该地区的水稻作物造成损害。与此同时,北美的小麦种植者可能要与蚜虫或小麦茎锯蝇等害虫作斗争,因为这些害虫会导致小麦减产。这种灵活性使YOLO11 能够适应不同作物和地区的具体挑战,提供量身定制的害虫控制解决方案。

了解YOLO11的下一代功能

您可能想知道,计算机视觉模型如此之多,是什么让YOLO11 如此与众不同?YOLO11 之所以脱颖而出,是因为它比以前的YOLO 模型版本更高效、更准确、用途更广。例如,YOLO11m 在 COCO 数据集上实现了更高的平均精度 (mAP),这是衡量模型检测物体准确度的标准,同时使用的参数减少了 22%。参数本质上是模型用于学习和预测的构件,因此参数越少,意味着模型越快、越轻便。这种速度与准确性的平衡使YOLO11 脱颖而出。

图 2. Ultralytics YOLO11 性能优于之前的模型。

此外,YOLO11 还支持多种任务,包括实例分割、物体跟踪、姿态估计和定向边界框检测,这些都是 Ultralytics YOLOv8用户已经非常熟悉的任务。这些功能与YOLO11 的易用性相结合,使得在各种应用中快速有效地实施识别、跟踪和分析对象的解决方案成为可能,而这一切都不需要陡峭的学习曲线。

除此以外,YOLO11 还针对边缘设备和云平台进行了优化,确保其在任何硬件限制条件下都能无缝运行。无论是用于自动驾驶、农业还是工业自动化,YOLO11 都能提供快速、准确和可靠的结果,是实时计算机视觉应用的最佳选择。

深入了解定制培训YOLO11

那么,定制培训YOLO11 究竟是如何工作的呢?假设一位农民正在处理威胁其庄稼的甲虫。通过在标注了甲虫在不同情况下的图像的数据集上训练YOLO11 ,模型就能学会准确识别甲虫。这样,农民就能针对具体的害虫问题制定出量身定制的解决方案。YOLO11该模型能够适应不同的害虫和地区,为农民提供了保护作物的可靠工具。

图 3.YOLO11 可用于精确检测甲虫,以便有针对性地控制害虫。

以下是农民如何训练YOLO11 探测甲虫的方法:

  • 收集数据集:第一步是收集数据或查找已有的数据集,包括农作物上的甲虫图像和没有甲虫的图像,以便进行比较。
  • 给数据贴标签对于收集到的数据,可以使用 LabelImg 等工具对每张图片进行标注,方法是在甲虫周围画出边界框,并为其指定标签 "甲虫"。如果使用的是已有的数据集,则可以跳过这一步,因为通常已经提供了注释。
  • 训练模型:然后,标注数据集可用于训练YOLO11 ,对模型进行微调,使其专注于甲虫检测。
  • 测试和验证:可以使用测试数据集和精度与 mAP 等性能指标对训练有素的模型进行评估,以检查其准确性和可靠性。
  • 部署模型:模型准备就绪后,可将其部署到无人机、边缘设备或田间摄像头上。这些工具可以分析实时视频,及早发现甲虫,帮助农民采取有针对性的行动。

按照这些步骤,农民可以创建一个定制的害虫控制解决方案,减少杀虫剂的使用,节约资源,并以更智能、更可持续的方式保护作物。

利用计算机视觉技术检测害虫的应用

既然我们已经了解了YOLO11 的功能以及如何对其进行自定义训练,那么就让我们来探索一下它能实现的一些令人兴奋的应用。

植物病害分类YOLO11

植物病害分类和虫害检测密切相关,两者对保持作物健康至关重要。YOLO11 可通过其先进的对象检测和图像分类功能应对这两项挑战。

例如,假设一位农民同时要对付作物上的蚜虫和白粉病。YOLO11 ,经过训练,它可以检测出蚜虫(可能在叶片背面可见),同时还能识别白粉病的早期症状,白粉病是一种真菌疾病,会在植物表面造成白色粉状斑点。 

图 4.蚜虫和白粉病如何同时发生(图片由作者提供)。

由于蚜虫的侵扰通常会削弱植物的生长,并为病害的发生创造条件,因此同时检测到这两种情况可以让农民采取精确的行动,例如针对受影响的区域进行适当的处理。 

跟踪害虫移动,防止害虫扩散

知道害虫在哪里很重要,但了解它们如何移动也同样关键。害虫不会停留在一个地方--它们会扩散,并经常在途中造成更多破坏。有了物体追踪技术,YOLO11 捕捉到的就不仅仅是一个时间点了。它可以通过视频追踪害虫的移动,帮助农民了解虫害是如何滋生和蔓延的。

例如,想象一下蝗虫群在麦田里移动的情景。装有YOLO11 的无人机可以实时跟踪蝗群的移动,确定风险最大的区域。有了这些信息,农民就可以迅速采取行动,进行有针对性的处理或设置障碍,在蝗群造成严重破坏之前将其阻止。YOLO11通过 "虫群跟踪 "功能,农民可以获得防止虫害升级所需的洞察力。

图 5.与YOLO11 集成的无人机。

作物健康评估和害虫危害检测

虫害检测和植物病害分类只是解决方案的一部分。了解这些因素对农作物造成的损害程度同样重要。YOLO11 可以帮助农民利用实例分割详细了解害虫对农作物的影响。

通过实例分割,YOLO11 ,可以准确勾勒出作物受损的区域。这有助于农民全面了解问题的严重程度,无论是病害造成的叶片上的小斑点,还是害虫造成的植株大面积受损。有了这些洞察力,农民就能更好地评估损害情况,并就如何处理做出更明智的决定。

使用人工智能和YOLO11 检测害虫的好处

害虫检测和控制不仅仅是为了阻止虫害,而是要利用YOLO11 等创新工具,超越传统方法,拥抱智慧农业。 

下面简要介绍一下使用YOLO11 进行害虫检测的一些主要好处:

  • 可持续性: 精准害虫防治避免了一刀切地施用杀虫剂,从而最大限度地减少了对环境的影响。
  • 作物健康洞察力:除了虫害,YOLO11 还能识别植物病害的早期迹象,帮助农民主动解决问题。
  • 可扩展部署:无论是小型温室还是大型农场,YOLO11 都能进行扩展,以满足不同农业设施的需求。
  • 节约成本:通过减少浪费、劳动力和杀虫剂的过度使用,YOLO11 ,从长远来看可显著降低成本。

与任何技术一样,视觉人工智能和计算机视觉解决方案都有自身的局限性,例如处理环境因素和依赖高质量数据。积极的一面是,我们的模型(如YOLO11 )会不断修正,以提供最佳性能。通过定期更新和增强,它们正变得更加可靠和适应性更强,以满足现代农业的需求。

收获智慧农业的益处

YOLO11 可以帮助农民快速识别害虫,准确定位需要采取行动的地方。一个小的害虫问题可能会迅速升级,但了解害虫的确切位置可以让农民采取精确的行动,避免浪费资源。 

归根结底,人工智能和智能农业正在使农业变得更加高效和可持续。计算机视觉和YOLO11 等工具还能帮助农民完成监测植物健康等任务,并根据数据做出更好的决策。这意味着更健康的作物、更少的浪费和更智能的耕作方式--为农业更具弹性和生产力的未来铺平了道路。

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