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实时准确的害虫监测是实现害虫精准防控与保障粮食安全的基础。我国应用广泛的智能虫情测报灯积累了海量灯诱昆虫图像,但昆虫种类多、尺度差异大,面临类间相似度高、类内差异大及小目标检测困难等挑战。深度学习检测模型依赖大规模高质量标注数据,人工标注成本高、效率低、周期长,制约了害虫识别性能的提升。
近期,浙江理工大学计算机科学与技术学院姚青教授团队完成的题为“Few-shot driven construction method of a large-scale light-trapped insect annotation data based on vision foundation models and self-supervised learning”的研究在Journal of Integrative Agriculture(《农业科学学报(英文)》,JIA)2026年7期发表。
该研究提出了一种面向大规模灯诱昆虫图像数据集的智能标注算法,提高了灯诱昆虫图像数据集构建效率和降低人工标注昆虫工作量。
该算法采用先检测后分类的两阶段标注框架(图1)。首先,针对图像中大小虫特征尺度与感受野需求差异大,基于Grounding DINO微调的灯诱昆虫检测器基础上,结合SAM与SAHI方法,提出了通用多尺度灯诱昆虫检测器MLTIDD(图2),实现了不同尺度的大小虫目标检测。
Fig. 1 Intelligent annotation pipeline of light-trapped insect images
Fig. 2 Workflow of multi-scale light-trapped insect-DINO detector然后,针对MLTIDD检测得到的海量无标签昆虫子图,在iBOT的基础上提出一种改进的自监督表征学习方法InsectSSRL(图3),通过将自监督学习中的全局特征匹配、遮挡区域块特征预测与区域块特征匹配这三种代理任务相结合,提高特征提取网络对昆虫目标子图的特征表示能力,并且使其具有优异的小样本学习能力与泛化性。
Fig. 3 Overview of InsectSSRL framework接着,采用该特征提取网络训练昆虫分类模型,对由MLTIDD检测得到的昆虫目标子图进行预分类。最后,经过专家鉴定与确认后,将其回溯到原图实现灯诱昆虫数据集的标注工作。该研究提出的灯诱昆虫智能标注方法可显著降低人工标注成本,加速灯诱昆虫数据集的构建进程,有效节约企业在昆虫识别模型研发中投入的人力与时间资源。所提出的通用灯诱昆虫检测器与昆虫特征提取网络,对于提升害虫监测精度、完善农田生态系统昆虫多样性监测体系,以及推动农业害虫监测数据资源的规模化建设,均具有重要的应用价值。
浙江理工大学姚青教授为论文的通讯作者,硕士生尤彦辰为论文第一作者。该研究得到“十四五”国家重点研发计划和浙江省“三农九方”等项目的资助。
Cite the article: Yanchen You, Zelin Feng, Zhe Wang, Lingyi Li, Ju Luo, Jun Lv, Haowen Zhang, Baojun Yang, Shuhua Liu, Qing Yao. 2026. Few-shot driven construction method of a large-scale light-trapped insect annotation data based on vision foundation models and self-supervised learning. Journal of Integrative Agriculture, 25(7): 2915-2935.
Journal of Integrative Agriculture(《农业科学学报(英文)》, JIA)由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子5.7,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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