One of the main limitations of training deep learning-based object detection models is the availability of large amounts of data annotations. When annotations are scarce, semi-supervised learning provides frameworks to improve object detection performance by utilising unlabelled data. This is particularly useful in plant leaf detection and possible leaf stress recognition, where data annotations are expensive to obtain due to the need for specialised domain knowledge. This project aims to investigate the feasibility of the Unbiased Teacher, a semi-supervised object detection algorithm, for detecting plant leaves and recognising possible leaf stress in experimental settings where few annotations are available during training. We build an annotated data set for this task and implement the Unbiased Teacher algorithm. We optimise the Unbiased Teacher algorithm and compare its performance to that of a baseline model. Finally, we investigate which hyperparameters of the Unbiased Teacher algorithm most significantly affect its performance and its ability to utilise unlabelled images. We find that the Unbiased Teacher algorithm outperforms the baseline model in the experimental settings when limited annotated data are available during training. Amongst the hyperparameters we consider, we identify the confidence threshold as having the most effect on the algorithm’s performance and ability to leverage unlabelled data. Ultimately, we demonstrate the feasibility of improving object detection performance with the Unbiased Teacher algorithm in plant leaf detection and possible stress recognition when few annotations are available. The improved performance reduces the amount of annotated data required for this task, reducing annotation costs and thereby increasing usage for real-world tasks. / En av huvudbegränsningarna med att träna djupinlärningsbaserade objektdetekteringsmodeller är tillgången på stora mängder annoterad data. Vid små mängder av tillgänglig data kan semi-övervakad inlärning erbjuda ett ramverk för att förbättra objektdetekteringsprestanda genom att använda icke-annoterad data. Detta är särskilt användbart vid detektering av växtblad och möjlig igenkänning av stressymptom hos bladen, där kostnaden för annotering av data är hög på grund av behovet av specialiserad kunskap inom området. Detta projekt syftar till att undersöka genomförbarheten av Opartiska Läraren (eng. ”Unbiased Teacher”), en semi-övervakad objektdetekteringsalgoritm, för att upptäcka växtblad och känna igen möjliga stressymptom hos blad i experimentella miljöer när endast en liten mängd annoterad data finns tillgänglig under träning. För att åstadkomma detta bygger vi ett annoterat dataset och implementerar Opartiska Läraren. Vi optimerar Opartiska Läraren och jämför dess prestanda med en baslinjemodell. Slutligen undersöker vi de hyperparametrar som mest påverkar Opartiska Lärarens prestanda och dess förmåga att använda icke-annoterade bilder. Vi finner att Opartiska Läraren överträffar baslinjemodellen i de experimentella inställningarna när det finns en begränsad mängd annoterad data under träningen. Bland hyperparametrarna vi överväger identifierar vi konfidensgränsen som har störst effekt på algoritmens prestanda och dess förmåga att utnyttja icke-annoterad data. Vi demonstrerar möjligheten att förbättra objektdetekteringsprestandan med Opartiska Läraren i växtbladsdetektering och möjlig stressigenkänning när få anteckningar finns tillgängliga. Den förbättrade prestandan minskar mängden annoterad data som krävs, vilket minskar anteckningskostnaderna och ökar därmed användbarheten för användning inom mer praktiska områden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-320781 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Antal Csizmadia, Márk |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:570 |
Page generated in 0.0021 seconds