2024-09-24，由中国山东计算机科学中心、北京大学等机构联合创建了Pests and Diseases Tree（PDT）数据集，目的解决农业领域中病虫害检测模型开发中专业数据集缺失的问题。通过集成公共数据和网络数据，进一步推出了Common Weed and Crop数据集，目的增强模型的分类能力。另外还提出YOLO-Dense Pest模型，用于提高杂草、病虫害作物图像的高精度目标检测。
一、研究背景：
研究背景 随着无人机（UAV）技术的发展，其在农作物病虫害检测中的应用越来越广泛。然而，由于缺乏专门的数据集，限制了这一领域研究的深入和模型性能的提升。
目前遇到困难和挑战：
1、缺乏专门针对树木病虫害的高精密度无人机数据集。
2、现有的检测模型在实际应用中存在精度不足的问题。
3、需要更丰富的数据集来训练模型，以提高其在多类别检测中的分类能力。
数据集地址：PDT Dataset|无人机技术数据集|农业应用数据集
二、让我们一起来看一下：PDT 和CWC 数据集
Pests and Diseases Tree（PDT）数据集：首个基于无人机的高精密度树木病虫害目标检测数据集。 PDT数据集包含了在真实操作环境中收集的树木病虫害图像，具有高分辨率和低分辨率两个版本。PDT数据集具有高密度、小目标和丰富的真实环境细节特点，适合用于训练特殊的无人机检测模型。
Common Weed and Crop（CWC）数据集：包含了11种不同但外观相似的植物类别，用于提高模型的分类能力。通过整合了多个公共数据源，包含了多种作物和杂草的图像，以增强模型对不同类别的识别能力。CWC数据集则以其类别多样性、详细的纹理信息和数据的真实性而著称。
数据集构建 ：
PDT数据集的构建包括了数据收集、预处理、标注和验证等多个步骤。研究者们使用无人机在150米的高度进行等距拍摄，采集了大量原始图像数据和3D点云数据。通过滑动窗口方法和“人在回路”的标注方法，提高了数据标注的效率和准确性。
PDT数据集和CWC数据集均可用于训练和测试目标检测模型。研究者们还提出了YOLO-DP模型，并在多个数据集上进行了性能评估，证明了其在高精度检测任务中的有效性。
基准测试 ：
研究者们使用PDT和CWC数据集对现有的一些最先进的检测模型进行了重新评估，并分析了这些模型的性能，为该领域建立了基准。
数据集比较。（a） 显示了 PDT 数据集（低分辨率 （LL） 和高分辨率 （LH））：640×640、5472×3648。（b） 显示了 CWC 数据集的特征：它包含 11 种不同的相似植物。（c）、（d） 和 （e） 是公共数据集。
数据示例。（a） 是一个健康的目标，（b） 是一个不健康的目标。PDT 数据集将 （b） 作为类别。
PDT 数据集生成和检测过程。（a） 表示滑动窗口方法，（b） 表示“人在环”数据注释方法。（c） 表示将 LL 图像发送到神经网络进行训练，同时检测到 LL 和 LH 双分辨率图像。
YOLO-DP基线模型架构。FPN[21]+PAN[23]模块由GhostConv[12]、上采样（Upsample）、拼接（Concat）和C3组成。C代表拼接（Concat），S代表sigmoid激活函数，P代表通道数扩张，×代表矩阵乘法，+代表矩阵加法。
PDT数据集检测的可视化。
混淆矩阵。行代表真实类别，列代表预测类别，置信度的数值范围是[0,1]
三、让我们一起展望数据集应用：
1、PDT数据集应用：
比如，我是一个果农。
我大部分时间都在打理果园，最怕的就是那些害虫和病害。我得一棵棵树去检查，看有没有虫子咬，有没有病斑。这活儿累人不说，还经常漏掉一些受害的树。有时候，病害扩散开了，损失就大了去了。
现在，我有了PDT数据集和YOLO-DP模型这个好帮手，那可就不一样了。
现在呢，我只需要放飞无人机，让它在果园上空转几圈。无人机上的高清摄像头，能把每棵树的情况拍得一清二楚。然后，YOLO-DP模型就上场了，它比最细心的果农还要厉害，能识别出哪些树有病虫害，连那些小小的异常点都逃不过它的“法眼”。
这样一来，我就能直接定位到有问题的树，针对性地喷洒农药。既保护了果树，又减少了农药的使用量。这不仅减少了成本，还对环境更友好。我的果园变得更健康了，果子的质量也上去了，顾客们也更愿意买我的果子了。我这个果农，现在也能享受到科技带来的便利了。这变化，真是让我这个老果农倍感欣喜！
2、CWC数据集应用：
比如，我是一个农场主。
我在农场种了一大堆不同的作物，但是那些杂草啊，真是让我头疼。有的杂草和作物长得太像了，我有时候都分不清，更别说那些新手工人了。我们以前就是靠人力，一个个地去拔草，或者用机器大面积地除草，但是这样不仅效率低，而且经常误伤到作物，损失不少。
现在好了，有了CWC数据集和训练过的无人机，大不一样
这无人机啊，就像齐天大圣孙悟空的一双火眼金睛，能够清楚地分辨出哪些是作物，哪些是杂草，哪怕是那些长得很像的杂草，它也能轻松识别。
我以前除草，就是一视同仁，不管是不是杂草，先除了再说。现在呢，无人机可以精确地找到那些杂草，然后精准地喷洒除草剂，或者是用机械臂把它们拔掉。这样，我的作物就能少受伤害，长得更好，产量自然就上去了。
我这个农场主，现在也能享受到科技带来的便利了。真的是科技改变生活啊。