Self-supervised learning (SSL) is attractive for plant disease detection as it can exploit large collections of unlabeled leaf images, yet most existing SSL methods are built on CNNs or vision transformers that are poorly matched to agricultural imagery. CNN-based SSL struggles to capture disease patterns that evolve continuously along leaf structures, while transformer-based SSL introduces quadratic attention cost from high-resolution patches. To address these limitations, we propose StateSpace-SSL, a linear-time SSL framework that employs a Vision Mamba state-space encoder to model long-range lesion continuity through directional scanning across the leaf surface. A prototype-driven teacher-student objective aligns representations across multiple views, encouraging stable and lesion-aware features from labelled data. Experiments on three publicly available plant disease datasets show that StateSpace-SSL consistently outperforms the CNN- and transformer-based SSL baselines in various evaluation metrics. Qualitative analyses further confirm that it learns compact, lesion-focused feature maps, highlighting the advantage of linear state-space modelling for self-supervised plant disease representation learning.


翻译:自监督学习(SSL)因其能够利用大量未标记的叶片图像而在植物病害检测中备受关注,然而现有的大多数SSL方法基于CNN或视觉Transformer,这些模型与农业图像匹配不佳。基于CNN的SSL难以捕捉沿叶片结构连续演变的病害模式,而基于Transformer的SSL则因高分辨率图像块引入二次注意力计算成本。为应对这些局限,本文提出StateSpace-SSL,一种线性时间SSL框架,采用Vision Mamba状态空间编码器,通过叶片表面的定向扫描建模长距离病斑连续性。原型驱动的师生学习目标在多个视图间对齐表征,从标记数据中鼓励稳定且具有病斑感知的特征。在三个公开植物病害数据集上的实验表明,StateSpace-SSL在各种评估指标上均持续优于基于CNN和Transformer的SSL基线方法。定性分析进一步证实其能够学习紧凑、聚焦于病斑的特征图,突显了线性状态空间建模在自监督植物病害表征学习中的优势。

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