Identification of chrysanthemum using hyperspectral imaging based on few-shot class incremental learning

高光谱成像 人工智能 鉴定(生物学) 班级(哲学) 模式识别(心理学) 弹丸 一次性 计算机科学 计算机视觉 机器学习 遥感 工程类 地理 生物 植物 化学 机械工程 有机化学
作者
Zeyi Cai,Mengyu He,Cheng Li,Hengnian Qi,Ruibin Bai,Jian Yang,Chu Zhang
出处
期刊:Computers and Electronics in Agriculture [Elsevier BV]
卷期号:215: 108371-108371 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.compag.2023.108371
摘要

Chrysanthemum, a traditional Chinese medicine, possesses diverse pharmacological effects with a myriad of origins and varieties. Due to the difficulty of acquiring and modeling all Chrysanthemum varieties comprehensively, it becomes imperative to establish models based on the available samples in order to swiftly identify newly emerging Chrysanthemum categories from a limited dataset. In this study, hyperspectral imaging combined with deep learning was exploited for the classification of fourteen Chrysanthemum categories by origin and variety. Leveraging the convolutional neural network, the few-shot class-incremental learning (class-IL) method was applied to the detection of few-shot Chrysanthemum categories. By employing a Replay training strategy, the challenges associated with severely sample-limited and unbalanced classes can be effectively addressed. When incrementally expanding from four to fourteen categories, with each new category consisting of only 30 samples, the achieved accuracy on the test dataset reached 80.13 %. This remarkable performance exhibited a narrow margin of 15.75 % compared to conventional supervised learning, which utilized an incremental training sample size nearly 100 times larger. This approach consistently outperforms conventional supervised learning methods, thereby showcasing its remarkable scalability. It facilitates the practical implementation of few-shot learning and deep learning models, providing a substantiated framework to tackle real-world scenarios in various domains using hyperspectral imaging and related techniques.
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