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上海智慧农业发展前瞻 被引量:1
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作者 陈红光 杨娟 《张江科技评论》 2022年第4期58-61,共4页
智慧农业是农业发展的最新形态和未来发展趋势,也是发达国家纷纷布局的农业领域重要新赛道。上海在物联网、云计算、大数据、人工智能、农艺农机等领域拥有丰富的积累,其将有助于促进智慧农业高质量发展,推进乡村振兴战略实施。在智慧地... 智慧农业是农业发展的最新形态和未来发展趋势,也是发达国家纷纷布局的农业领域重要新赛道。上海在物联网、云计算、大数据、人工智能、农艺农机等领域拥有丰富的积累,其将有助于促进智慧农业高质量发展,推进乡村振兴战略实施。在智慧地球(Smart Planet)的理念于2008年被提出后,我国与世界各国同步提出了智慧农业的概念。随着新技术的加速涌现与迭代,物联网、云计算。 展开更多
关键词 乡村振兴战略 人工智能 物联网 云计算 智慧农业 大数据 智慧地球 发展前瞻
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基于内外共生理论的农业精准信息服务框架构建研究 被引量:2
2
作者 任妮 罗瑞 +1 位作者 花梦婷 戴红君 《江苏农业科学》 北大核心 2023年第7期174-181,共8页
传统农业信息服务存在难以实现以问题为导向,以用户实际需求出发开展信息服务的问题。致使产业需求和动能挖掘不足,信息资源获取渠道不畅通,信息鸿沟难以消解。将“内外共生理论”引入农业信息服务领域,以生产经营主体和科技创新主体作... 传统农业信息服务存在难以实现以问题为导向,以用户实际需求出发开展信息服务的问题。致使产业需求和动能挖掘不足,信息资源获取渠道不畅通,信息鸿沟难以消解。将“内外共生理论”引入农业信息服务领域,以生产经营主体和科技创新主体作为内生力量,以图书馆等信息服务机构作为外生力量,构建内外共生循环互动的农业精准信息服务框架。具体通过挖掘两大内生主体的信息需求,探索三大主体内外共生的可能性,进而提出具体的共生举措。具体包括:挖掘内生主体的个性化需求、知识获取习惯、用户行为轨迹及基本特征信息,构建农业需求精准表达模型;对农业领域多源异构资源进行加工再组织,面向产业需求,开展多层次、个性化、全方位的科技服务;在服务平台上,深度挖掘产业需求,对应匹配内容产品,形成精准服务模式。本研究提出该框架构建过程中面临的关键问题,以及相应的解决对策,以期形成一种可复制、可借鉴的农业信息服务模板,促进农业现代化发展。 展开更多
关键词 内外共生理论 农业信息服务 农业精准服务 信息资源 内外生主体
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基于显微高光谱成像技术判别食源性致病菌种类的方法研究 被引量:4
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作者 康睿 程雅雯 +1 位作者 周玲莉 任妮 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期392-397,共6页
如何实现对食源性致病微生物的早期快速检测是全球食品安全领域面临的挑战之一。传统的致病菌生化检测方法虽然准确性高,但是过程复杂、耗时漫长,易错过控制疫情爆发的窗口期。该研究提出一种基于暗场显微高光谱成像技术的检测方法,能... 如何实现对食源性致病微生物的早期快速检测是全球食品安全领域面临的挑战之一。传统的致病菌生化检测方法虽然准确性高,但是过程复杂、耗时漫长,易错过控制疫情爆发的窗口期。该研究提出一种基于暗场显微高光谱成像技术的检测方法,能够借助显微镜技术突破传统光谱成像的灵敏度和分辨率极限,并利用可见/近红外光谱为单个致病菌细胞添加高分辨率的图像和光谱信息。以空肠弯曲杆菌、大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌为检测对象,采用显微高光谱成像技术进行数字化表征和数据采集,结合双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)算法对各致病菌细胞的图像和光谱数据进行建模分类。结果显示,显微尺度的致病菌光谱数据呈现可判别的分布规律,新采用的Bi-LSTM网络在光谱数据集中表现优异,在三种致病菌的分类任务中取得了91.0%的平均准确率,而传统的线性判别分类器(LDA)和支持向量机分类器(PCA-SVM)的平均准确率分别为80.1%和88.5%。但是,仅依赖光谱数据进行致病菌种类判别仍然存在较为严重的假阳性问题,尤其是在大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌的分类中存在错误分类。图像信息的加入则能够显著改善各分类的识别准确率,其中Bi-LSTM分类器取得了高达98.1%的准确率,LDA和PCA-SVM均取得了95.3%的准确率。研究结果表明,显微高光谱成像技术在食源性致病菌的特异性光谱和图像表征中具有优势,提出的Bi-LSTM网络能够直接处理高维的图谱特征,两种技术的融合在食源性致病菌细胞级别的早期检测应用中展现潜力。 展开更多
关键词 食源性致病菌 细菌细胞检测 显微高光谱成像技术 光谱识别
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基于改进滑模控制的水稻直播机路径跟踪研究 被引量:2
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作者 徐长赓 李彦明 +1 位作者 刘子翔 刘成良 《农机化研究》 北大核心 2025年第4期28-34,共7页
为了提高水稻直播机自动作业时路径跟踪的精度和稳定性,提出了一种基于新型非线性滑模面和改进快速变幂次趋近率的滑模路径跟踪控制方法。首先,建立Frenet坐标系下直播机的路径跟踪运动学模型;然后,为保证路径跟踪过程中横向偏差和航向... 为了提高水稻直播机自动作业时路径跟踪的精度和稳定性,提出了一种基于新型非线性滑模面和改进快速变幂次趋近率的滑模路径跟踪控制方法。首先,建立Frenet坐标系下直播机的路径跟踪运动学模型;然后,为保证路径跟踪过程中横向偏差和航向偏差全局收敛,采用双曲正切函数设计滑模面;最后,在快速幂次趋近率的基础上设计了变指数幂次项,提高了系统趋近速度并有效抑制了抖振。在Simulink上搭建模型并进行仿真,与基于快速幂次趋近率和指数趋近率的滑模控制方法相比,本文改进滑模控制方法的路径跟踪误差收敛时间最短并且无抖振现象发生。直播机采用改进算法以0.8 m/s的速度在水田实际自动作业时,横向偏差和航向偏差的平均绝对误差为0.016 9 m和1.099 9°,均方差为0.021 5 m和1.499 2°,提高了路径跟踪的精度和稳定性,满足了实际作业需求。 展开更多
关键词 水稻直播机 路径跟踪 滑模控制 趋近率
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基于激光SLAM和AprilTag融合的温室移动机器人自主导航方法
5
作者 张文翔 卢鑫羽 +3 位作者 张兵园 贡宇 任妮 张美娜 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期123-132,共10页
为提高温室环境下移动机器人自主导航精度与效率,提出一种多传感器融合的自主导航方法。设计搭建了基于多维激光雷达、高清工业相机与边缘计算设备的温室移动机器人平台。为提高建图效率与精度,采用Gmapping算法构建二维格栅地图,其输... 为提高温室环境下移动机器人自主导航精度与效率,提出一种多传感器融合的自主导航方法。设计搭建了基于多维激光雷达、高清工业相机与边缘计算设备的温室移动机器人平台。为提高建图效率与精度,采用Gmapping算法构建二维格栅地图,其输入为三维激光雷达点云滤波后二维点云数据以及采用RF2O算法得到的里程计数据。针对设施栽培垄道狭长、对称、重复的环境特点,提出AprilTag定位校正方法,解决移动机器人定位丢失问题。使用Dijkstra算法和DWA算法分别规划机器人全局和局部导航路径。基于三维运动捕捉系统评估移动机器人定位精度,试验结果表明,在速度0.4、0.3、0.2 m/s下,移动机器人纵向定位误差平均值均不大于0.066 m,标准差均不大于0.049 m;横向定位误差平均值均不大于0.117 m,标准差均不大于0.092 m。在生产温室内开展了移动机器人自主导航性能评估试验,试验结果表明,在速度0.4、0.3、0.2 m/s下,移动机器人实际行驶轨迹与期望轨迹之间横向偏差平均值均不大于0.050 m,标准差均不大于0.032 m,航向偏差平均值均不大于2.2°,标准差均不大于1.4°。移动机器人的定位与导航精度能够满足温室内的连续稳定作业需求。 展开更多
关键词 温室 移动机器人 多传感器融合 自主导航 定位校正 路径规划
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轻量级深度学习网络在农作物目标检测的应用进展
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作者 许毓超 吴茜 +3 位作者 张兵园 周玲莉 任妮 张美娜 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第3期261-270,共10页
随着计算机视觉领域中深度学习网络模型应用的发展,各类农业场景中的目标检测性能得到极大的推动。与部署在云端服务器的大规模深度学习网络不同,轻量级深度学习网络因其较小的参数量和运算量,在硬件资源有限且实时性要求更高的农业场... 随着计算机视觉领域中深度学习网络模型应用的发展,各类农业场景中的目标检测性能得到极大的推动。与部署在云端服务器的大规模深度学习网络不同,轻量级深度学习网络因其较小的参数量和运算量,在硬件资源有限且实时性要求更高的农业场景中展现出潜力,完成果蔬采摘机器人的目标检测、作物病虫草害目标检测以及作物表型检测等任务。概述当前主流轻量级深度学习网络的模型结构、关键技术模块与模型性能,进行对比分析。归纳总结轻量级深度学习网络在果实目标检测、谷物穗部检测、作物病虫害检测3大类应用场景的研究进展。指出轻量级深度学习网络在农作物目标检测应用上还存在普适性数据集稀缺、模型泛化能力弱、模型检测精度与检测效率的平衡难以把握等问题,并展望通过农业数据集数量、质量与多样性提升,轻量级深度学习网络结构优化,迁移学习应用以及边缘设备硬件加速技术等进一步提升目标检测性能。 展开更多
关键词 农作物 目标检测 深度学习 轻量级网络 边缘计算
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基于改进YOLOv8n卷积神经网络的玉米雄穗检测方法
7
作者 胡冬 班松涛 +4 位作者 马超 田明璐 袁涛 李琳一 庄洁 《上海农业学报》 2025年第1期102-107,共6页
为有效解决玉米雄穗无人机识别过程中因雄穗尺寸过小造成的漏检、识别速度慢、模型体积大等问题,通过添加注意力机制、融入轻量化模块和优化损失函数,建立了一种改进YOLOv8n卷积神经网络的玉米雄穗检测模型YOLOv8n-maize。结果表明:改... 为有效解决玉米雄穗无人机识别过程中因雄穗尺寸过小造成的漏检、识别速度慢、模型体积大等问题,通过添加注意力机制、融入轻量化模块和优化损失函数,建立了一种改进YOLOv8n卷积神经网络的玉米雄穗检测模型YOLOv8n-maize。结果表明:改进后的模型在测试集上的平均精度均值(Mean average precision,m AP)达97.8%,比原模型提高了2.6%;模型计算量(Floating point operations,FLOPs)减少了15.8%,参数量(Parameters,Params)体积缩小了17.6%。这种高精度、小体积模型能够满足玉米雄穗快速识别的需求,可为无人机机载平台的部署提供关键技术支持。 展开更多
关键词 YOLOv8n 玉米雄穗 CBAM PConv GhostNetV2
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基于根区温度和肥料浓度耦合的草莓生长调控 被引量:1
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作者 樊小雪 陈晓东 +5 位作者 金晶 蔡伟建 王庆莲 赵密珍 毛晓娟 任妮 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期109-116,共8页
为探索草莓根区加热的最适温度及施肥浓度,该研究设置3个根区温度水平(不加温(8℃)、16、22℃)和3个肥料浓度水平(0.5、1.5、2.5 g/L),共计9个处理。分析了根区温度和肥料浓度协同作用对草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的影... 为探索草莓根区加热的最适温度及施肥浓度,该研究设置3个根区温度水平(不加温(8℃)、16、22℃)和3个肥料浓度水平(0.5、1.5、2.5 g/L),共计9个处理。分析了根区温度和肥料浓度协同作用对草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的影响。结合层次分析法和CRITIC客观赋权法,运用优劣解距离法对各处理进行基于草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的综合评价。结果表明:1)采用根区加温对设施草莓生长有促进作用。在采摘第3茬果实时,加温到16℃和22℃的处理下可以采摘的草莓植株数量相较于不加温处理明显增加。2)肥料浓度对草莓生长综合评分的影响大于根区温度。高肥料浓度(2.5 g/L)会降低草莓产量,中肥料浓度(1.5 g/L)不仅能增加单果质量,还能提高肥料偏生产力和水分利用率,具有更好的经济效益。3)基于TOPSIS综合评价建立了设施草莓生长综合评价体系,得出评分最高的处理为T5处理(16℃,1.5 g/L)。通过寻找最优区间,结果发现根区温度在13.10~18.47℃,肥料浓度在1.43~1.87g/L时,设施草莓生长效果较好。该研究结果可为设施草莓冬季及早春的温度和肥水管理提供理论依据。 展开更多
关键词 作物 肥料 根区温度 草莓 综合评价 生长调控
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基于RGB模型的草莓叶片光合作用指标估测 被引量:1
9
作者 樊小雪 李德翠 +1 位作者 李远 任妮 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期675-681,共7页
为了研究基于图像红(R)、绿(G)、蓝(B)颜色参数和叶片SPAD值预测光合作用指标的可行性,以草莓叶片为试验材料,构建多元线性回归模型和反向传播(BP)神经网络模型,对叶片蒸腾速率、气孔导度、净光合速率、胞间CO_(2)浓度进行估测,并对其... 为了研究基于图像红(R)、绿(G)、蓝(B)颜色参数和叶片SPAD值预测光合作用指标的可行性,以草莓叶片为试验材料,构建多元线性回归模型和反向传播(BP)神经网络模型,对叶片蒸腾速率、气孔导度、净光合速率、胞间CO_(2)浓度进行估测,并对其精度进行评价和验证。结果表明,基于BP神经网络模型,使用图像RGB颜色参数和SPAD值对叶片蒸腾速率进行预测的效果较好,其次是气孔导度。BP神经网络模型的估测精度高于多元线性回归模型,蒸腾速率、气孔导度、净光合速率和胞间CO_(2)浓度的模型预测准确率分别达到91.5%、83.3%、74.4%和71.5%。BP神经网络的蒸腾速率模型、气孔导度模型的决定系数(R2)分别为0.9222、0.8423,均方根误差(RMSE)分别为0.0002、0.0259,平均绝对误差(MAE)分别为0.0001、0.0006。由结果可知,通过数码相机采集图像,并构建RGB模型,可简易快速估测草莓叶片蒸腾速率、气孔导度,能用于生产中草莓光合指标的估测。 展开更多
关键词 草莓叶片 RGB模型 光合指标 反向传播(BP)神经网络模型
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水氮耦合对设施樱桃番茄全生育期生长发育及产量品质的影响 被引量:1
10
作者 刘杨 夏皓 +1 位作者 李远 任妮 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第12期200-207,共8页
为明确水氮耦合对设施樱桃番茄生长发育、产量及品质的影响,同时为设施番茄水氮管理提供科学依据,设置4个灌溉处理,在5个生育期(缓苗期、发育期、开花期、结果前期和结果后期),维持不同的土壤含水量:W1(80%-80%-80%-80%-80%)、W2(70%-70... 为明确水氮耦合对设施樱桃番茄生长发育、产量及品质的影响,同时为设施番茄水氮管理提供科学依据,设置4个灌溉处理,在5个生育期(缓苗期、发育期、开花期、结果前期和结果后期),维持不同的土壤含水量:W1(80%-80%-80%-80%-80%)、W2(70%-70%-60%-70%-80%)、W3(60%-60%-60%-70%-70%)、W4(45%-50%-60%-60%-70%),同时设置3个氮肥施用水平:N1(300 kg/hm^(2))、N2(240 kg/hm^(2))、N3(180 kg/hm^(2)),观测不同水氮耦合对设施樱桃番茄的影响。结果表明,不同灌溉和施氮的处理对番茄的产量和品质影响显著,且灌溉因素大于施氮因素,适当缺水灌溉可在不显著降低番茄产量的同时提高番茄品质。结构方程模型的结果表明,总灌溉量与株高、茎粗和产量均呈极显著正相关(P<0.001);施氮量与茎粗呈显著负相关(P<0.05),与甜度呈显著正相关,与产量呈极显著正相关。根据试验结果,构建针对樱桃番茄产量及甜度的水氮耦合模型。模型模拟的结果表明,总灌溉量、施氮量为69.08 L和300 kg/hm^(2)时,樱桃番茄产量达到最大(2.77 kg);总灌溉量、施氮量为41.08 L和225 kg/hm^(2)时,樱桃番茄甜度达到最大(7.67)。构建的水氮耦合模型可为设施樱桃番茄的管理提供科学的水氮配方,并为未来设施樱桃番茄的水肥一体化应用提供数据基础。 展开更多
关键词 樱桃番茄 水氮耦合 设施栽培 光合作用 结构方程模型
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基于改进YOLOv8卷积神经网络的稻田苗期杂草检测方法 被引量:1
11
作者 林宗缪 马超 胡冬 《湖北农业科学》 2024年第8期17-22,共6页
针对田间自然环境拍摄下稻田背景复杂,苗期杂草图像尺寸过小、识别定位不准确等问题,提出了一种改进YOLOv8卷积神经网络的苗期杂草检测方法。参照PASCAL VOC数据集格式,构建了一套专用的数据集。首先,在网络卷积过程中加入DenseNet(密... 针对田间自然环境拍摄下稻田背景复杂,苗期杂草图像尺寸过小、识别定位不准确等问题,提出了一种改进YOLOv8卷积神经网络的苗期杂草检测方法。参照PASCAL VOC数据集格式,构建了一套专用的数据集。首先,在网络卷积过程中加入DenseNet(密集连接网络)更好地对杂草特征进行提取,优化梯度消失问题。然后,添加CBAM(Convolutional block attention module)注意力机制改善模型对小尺寸的敏感度。最后,使用WIOU(Weighted intersection over union)损失函数来优化原网络中的损失函数,提升模型对检测目标的定位能力。在试验中,将改进的算法与Faster R-CNN、SSD(Single shot multiBox detector)以及原始YOLOv8等算法进行了性能对比。结果显示,改进算法明显优于其他算法,在测试集上的平均精度均值和检测速度分别达97.0%和100.3帧/s。这种高精度和快速的检测能力满足了精准农业中对快速、精准检测的需求。该算法为机械设备快速识别苗期杂草、精准喷洒农药提供了重要的理论和技术支持。 展开更多
关键词 YOLOv8 卷积神经网络 苗期杂草 目标检测
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植物工厂环境条件下生菜的产量与品质评价
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作者 钱婷婷 郑秀国 +2 位作者 许叶颖 杨娟 宋一鹏 《上海蔬菜》 2024年第5期14-16,共3页
植物工厂是一种通过设施内高精度环境控制实现作物周年连续生产的高效农业系统,是不受或较少受自然条件制约的省力型生产方式。作者以沪芊、碧霄、红橡叶3种生菜为试验材料,在植物工厂环境条件下开展生菜产量和品质比较试验。试验结果表... 植物工厂是一种通过设施内高精度环境控制实现作物周年连续生产的高效农业系统,是不受或较少受自然条件制约的省力型生产方式。作者以沪芊、碧霄、红橡叶3种生菜为试验材料,在植物工厂环境条件下开展生菜产量和品质比较试验。试验结果表明,不同生菜品种在植物工厂营养液栽培环境下表现出不同的产量和品质特征。3个参试生菜品种中,红橡叶生菜产量最高,碧霄生菜地上部干物质积累能力最强,碧霄和红橡叶生菜叶片的维生素C含量和可溶性糖含量高于沪芊生菜。从营养品质角度分析,碧霄和红橡叶生菜的营养品质优于沪芊;从口感角度分析,沪芊生菜因维生素C含量明显低于碧霄和红橡叶生菜,因此苦味更淡、口感更佳。 展开更多
关键词 植物工厂 生菜水培 产量 品质
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植物工厂红光与远红光配比对生菜产量和品质的影响 被引量:1
13
作者 李源源 吴翠南 +4 位作者 吴雪 徐识溥 岳钉伊 胡立盼 曹凯 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2024年第11期73-83,共11页
【目的】对红光(R)与远红光(FR)调控生菜生长及营养品质的生物学作用进行研究,为提高植物工厂中生菜的产量及品质提供技术支撑。【方法】以‘意大利’生菜为试验材料,在光子照度250μmol/(m^(2)·s)的条件下,以白光(W)为对照(CK),... 【目的】对红光(R)与远红光(FR)调控生菜生长及营养品质的生物学作用进行研究,为提高植物工厂中生菜的产量及品质提供技术支撑。【方法】以‘意大利’生菜为试验材料,在光子照度250μmol/(m^(2)·s)的条件下,以白光(W)为对照(CK),设置不同配比的R/FR(分别为0.2,0.4,0.8,1.6,3.2)照射28 d,分析不同R/FR配比对生菜生长指标(株高、鲜质量、干质量、叶面积)的影响,筛选最经济有效的最佳R/FR配比;然后在最佳R/FR配比下设置不同照射时间(分别为14,21和28 d,其中14,21 d处理在最佳R/FR配比照射结束后恢复成W照射直至28 d),分析不同照射时间对生菜生长指标的影响,筛选最适宜照射时间;最后在最佳R/FR配比及其最佳照射时间下分析其对生菜光合特性(光响应曲线参数、CO_(2)响应曲线参数及净光合速率(P_n)、胞间CO_(2)浓度(C_(i))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r)))、光合色素含量(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及总叶绿素含量)、品质(可溶性糖、可溶性蛋白及抗坏血酸含量)和抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性的影响。【结果】最佳R/FR配比试验表明,与CK相比,随着R/FR配比的增大,生菜株高降低了50.57%~111.49%,鲜质量降低了6.03%~21.19%,干质量降低了2.70%~23.11%,叶面积降低了1.84%~9.77%;当R/FR配比为1.6时,生菜鲜质量与R/FR为0.2,0.4,0.8处理相比无显著性差异,但显著高于CK和R/FR为3.2处理。最佳R/FR配比下不同照射时间试验表明,当R/FR配比为1.6时,14 d的照射时间可以显著提高生菜的鲜质量,与照射0,21和28 d相比其鲜质量分别增加了30.26%,4.40%和22.94%。与CK相比,最佳R/FR配比及其最佳照射时间处理能显著促进生菜鲜质量、可溶性糖和抗坏血酸含量的积累,可显著降低生菜的P_n及叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性,并降低类胡萝卜素含量,而C_(i)、G_(s)、T_(r)无显著性差异。光响应曲线及CO_(2)响应曲线分析表明,当光合有效辐射大于200μmol/(m^(2)·s)或胞间CO_(2)浓度大于50μmol/mol时,P_n显著降低。【结论】本研究条件下,R/FR配比1.6照射14 d最适用于植物工厂中生菜的生产,在该光环境下植物工厂中的生菜产量最好,并可显著促进其可溶性糖及抗坏血酸的积累。 展开更多
关键词 生菜 植物工厂 红光与远红光配比
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水稻行线检测和导航信息提取方法——基于相机位姿
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作者 刘汉文 李彦明 +2 位作者 刘子翔 黄飞 刘成良 《农机化研究》 北大核心 2024年第12期15-21,共7页
为了避免除草机器人在自动驾驶除草过程中碾压和损伤水稻苗,针对单目相机行线检测结果难以提取正确的导航信息导致无法保证除草机器人行驶在正确路径上的问题,提出了基于相机位姿的水稻行线检测和导航信息提取方法。在所规定的坐标系下... 为了避免除草机器人在自动驾驶除草过程中碾压和损伤水稻苗,针对单目相机行线检测结果难以提取正确的导航信息导致无法保证除草机器人行驶在正确路径上的问题,提出了基于相机位姿的水稻行线检测和导航信息提取方法。在所规定的坐标系下,利用相机位姿建立像素坐标系与世界坐标系对应坐标的映射关系,根据映射关系对图像进行透视变换并选择感兴趣区域;对感兴趣区域进行图像预处理,采用滑窗法进行水稻行识别;根据坐标映射关系,将水稻行识别结果转换为世界坐标系下的导航信息。试验结果表明:本算法可以实现水稻行线检测与导航信息的提取,同时对于行线弯曲、断行、行线连通等典型情况也适用。在Nvidia Jetson TX2平台上,处理1幅图像并提取导航信息的平均用时约为0.5s,水稻行线识别准确率为97%,成功识别所提取导航线的平均误差为39.0909mm,可以满足除草机器人行线跟踪的实时性与准确性要求。 展开更多
关键词 水稻行 导航信息 除草机器人 相机位姿 机器视觉 透视变换
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基于数字图像处理的不结球白菜表型性状分析
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作者 胡冬 马超 章毅颖 《上海农业学报》 2024年第6期125-130,共6页
在对不结球白菜进行植物新品种DUS(Distinctness,Uniformity and Stability)测试过程中,性状获取大多依靠人工测量、目视测量等方式,存在测量精度不高、主观判断成分高以及相关性状仅能定性描述等问题。通过数字图像处理技术,依据NY∕T ... 在对不结球白菜进行植物新品种DUS(Distinctness,Uniformity and Stability)测试过程中,性状获取大多依靠人工测量、目视测量等方式,存在测量精度不高、主观判断成分高以及相关性状仅能定性描述等问题。通过数字图像处理技术,依据NY∕T 2223—2012对采集的不结球白菜图像进行分析,定义了叶长宽比、叶弧度、叶内角等10个与不结球白菜形状相关的表型性状,定义了叶面积、叶周长、株高等13个与不结球大小相关的表型性状,定义了叶面泡状程度、叶均匀度2个与不结球纹理相关的表型性状。数字化手段可更为精准地获取以往人工测量的性状指标,同时使用新的数字化表型指标可量化代替仅能定性描述的性状指标。据此开发的一套不结球白球表型性状分析软件,可实现对不结球白菜生长、发育过程中关键性状的自动提取和定量分析,提高不结球白菜DUS测试工作中表型信息采集以及分析的效率和准确性。 展开更多
关键词 不结球白菜 数字图像处理 表型性状 DUS
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基于改进坐标注意力和U-Net神经网络的淡水养殖区提取 被引量:5
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作者 张欣 戴佩玉 +2 位作者 李卫国 任妮 毛星 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期153-162,共10页
针对淡水养殖区空间分布零碎以及样本数量不均衡等因素造成淡水养殖区提取不准确的问题,该研究提出了一种基于U-Net(U-shaped Network)的改进模型,制作了Landsat淡水养殖区动态监测的数据集,增加高、低维特征融合的坐标注意力机制提高... 针对淡水养殖区空间分布零碎以及样本数量不均衡等因素造成淡水养殖区提取不准确的问题,该研究提出了一种基于U-Net(U-shaped Network)的改进模型,制作了Landsat淡水养殖区动态监测的数据集,增加高、低维特征融合的坐标注意力机制提高模型的提取精度,构建多尺度特征学习更多位置信息,引入focal tversky loss损失函数提升零碎养殖区的识别率,实现1985—2021年研究区淡水养殖区的精确提取,分析近36年研究区淡水养殖区时空变化情况。结果表明:1)2021年淡水养殖区提取效果良好,改进后的模型总体分类精度为0.947,准确率为0.926、召回率0.966、F1分数0.946,均交并比0.899、Kappa系数为0.894,与其他模型相比,总体分类精度、Kappa系数大幅提升。2)1985—2021年,研究区淡水养殖区大致经历起步扩张、急速扩张、轻微萎缩3个阶段:1985—2000年研究区淡水养殖面积持续增加,总面积由1985年0.48km^(2)增长至2000年36.92km^(2),年度增加量大于1km^(2)且小于5km^(2);2000—2017年淡水养殖区面积急速增加至234.47km^(2),年度增加量大于5km^(2);2021养殖区面积209.58km^(2),2017—2021年养殖区面积减少了24.89 km^(2),转出的淡水养殖区多为建设用地所取代。综上,改进的模型具有较高的识别精度,该研究可以为淡水养殖区的提取提供参考,为水产养殖业的科学化管理提供信息依据。 展开更多
关键词 遥感 监测 卷积神经网络 LANDSAT 养殖面积 坐标注意力
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利用空间-光谱双分支特征和动态选择的高光谱影像农作物分类 被引量:3
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作者 戴佩玉 张欣 +2 位作者 毛星 任妮 李卫国 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期160-170,共11页
高光谱遥感可以捕获地表近乎连续的光谱曲线,以较高的光谱诊断能力对地表农作物进行精细分类与识别。传统基于深度学习的高光谱分类算法中空间、光谱特征捕捉利用困难、冗余特征筛选能力不足、模型约束过于单一等问题,导致农作物类型复... 高光谱遥感可以捕获地表近乎连续的光谱曲线,以较高的光谱诊断能力对地表农作物进行精细分类与识别。传统基于深度学习的高光谱分类算法中空间、光谱特征捕捉利用困难、冗余特征筛选能力不足、模型约束过于单一等问题,导致农作物类型复杂且样本分布不均区域分类模型性能下降。该研究提出一种基于空间-光谱双分支动态特征选择的高光谱分类算法,在结合通道注意力机制和空间注意力机制进行空间-光谱特征提取的基础上,通过门控卷积层对提取到的特征进行相关性的计算和处理,实现空间维度和通道维度上的特征动态选择,并分别从空间、光谱和联合特征3个角度对分类结果约束,结合分类损失函数实现高光谱影像的分类任务。结果表明,在JAAS(Jiangsu academy of agricultural sciences,江苏省农业科学院)高光谱农作物分类数据集上,该研究算法总体精度、Kappa系数分别为99.35%和99.20%,相较于专为高光谱分类设计的算法CDCNN(contextual deep convolution network,上下文深层卷积网络)、WCRN(wide contextual residual network,广义上下文残差网络)、DBDA(double-branch dual-attention mechanism network,双分支双注意力机制网络)、DCNN(dual-channel convolution network,双通道卷积网络)分别提升了4.91%和6.12%、6.82%和8.53%、2.12%和2.63%、2.04%和2.54%;在公开数据集WHU-Hi-HanChuan区域,总体精度、Kappa系数分别为99.49%、99.41%,相较于CDCNN、WCRN、DBDA、DCNN分别提升了1.67%和1.96%、3.23%和3.80%、2.00%和2.35%、1.10%和1.29%;在WHU-Hi-Longkou区域,总体精度、Kappa系数分别为99.8%、99.74%,相较于CDCNN、WCRN、DBDA、DCNN分别提升了1.30%和1.71%、0.59%和1.74%、0.71%和0.93%、0.57%和0.76%。所提方法在样本分布不均的不同作物识别上均具有较高的识别准确率,可为基于高光谱影像的地物复杂且样本分布不均地区的农作物分类提供指导。 展开更多
关键词 遥感 高光谱影像 农作物分类 空谱联合特征 门控卷积 多输出特征约束
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基于高光谱影像的虫害水稻叶片花青素含量估算 被引量:2
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作者 田明璐 班松涛 +3 位作者 袁涛 王彦宇 马超 李琳一 《上海农业学报》 2022年第5期113-118,共6页
稻纵卷叶螟是水稻常见虫害,遭受虫害为害的叶片部位花青素含量会发生明显变化。试验使用成像光谱仪获取遭受稻纵卷叶螟为害的水稻叶片高光谱图像,同时测量叶片上健康区域和虫害区域的花青素值,建立花青素高光谱反演模型,为虫害严重程度... 稻纵卷叶螟是水稻常见虫害,遭受虫害为害的叶片部位花青素含量会发生明显变化。试验使用成像光谱仪获取遭受稻纵卷叶螟为害的水稻叶片高光谱图像,同时测量叶片上健康区域和虫害区域的花青素值,建立花青素高光谱反演模型,为虫害严重程度定量化评估提供依据。分析结果表明:水稻叶片花青素值随着虫害程度的加剧而升高;花青素值与光谱反射率在波长为400—710 nm的可见光-红边波段范围内上显著正相关,相关系数最高为0.878(667 nm处);与一阶导数光谱在可见光-近红外多个波段范围表现出极显著相关性,相关系数最高为0.883(464 nm处);与归一化植被指数(NDVI)等多个植被指数极显著相关,相关系数最高为-0.887(NDVI)。以植被指数为自变量、使用偏最小二乘回归算法的花青素值估算模型精度最高[建模R2为0.801,均方根误差(RMSE)为0.032]。使用模型对虫害叶片高光谱图像进行逐像元解算,得到的花青素值分布图能够定量化、可视化地反映虫害严重程度。该研究为水稻叶片花青素值测量和虫害监测提供了一种直观、快速的技术手段。 展开更多
关键词 水稻 稻纵卷叶螟 高光谱影像 花青素
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基于改进DeepLab v3+模型和迁移学习的高分遥感 耕地 信息提取方法 被引量:3
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作者 毛星 金晶 +2 位作者 张欣 戴佩玉 任妮 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2023年第7期1519-1529,共11页
针对实际遥感耕地信息提取工作中,多源数据特征复杂、样本标注工作繁重等导致高空间分辨率影像解译精度不高、自动化程度不够的问题,本研究基于DeepLab v3+模型,提出一种融合邻域边缘加权模块(NEWM)和轴向注意力机制模块(CBAM-s)的卷积... 针对实际遥感耕地信息提取工作中,多源数据特征复杂、样本标注工作繁重等导致高空间分辨率影像解译精度不高、自动化程度不够的问题,本研究基于DeepLab v3+模型,提出一种融合邻域边缘加权模块(NEWM)和轴向注意力机制模块(CBAM-s)的卷积网络模型DEA-Net,结合迁移学习方法进行高分辨率遥感影像耕地信息提取。首先,在浅层网络结构中加入邻域边缘加权模块,提升高分辨率下地物的连续性,细化边缘分割粒度;其次,在深层网络结构中添加轴向注意力机制模块,增加细小地物的关注权重,减少深度卷积导致地物丢失的情况;最后,采用迁移学习的思想,降低样本标注工作量,提高模型学习能力。利用高分卫星土地覆盖数据集(GID)数据构建源域数据集进行模型预训练,将获取的模型参数及权重信息迁移至大数据与计算智能大赛(BDCI)遥感影像地块分割竞赛数据集和全国人工智能大赛(NAIC)遥感影像数据集制作的2种不同目标域数据集中,微调训练后应用于耕地信息提取研究。结果表明,本研究构建方法能够增强模型的空间细节学习能力,提高耕地语义分割精度的同时,降低2/3以上的训练样本数量,为遥感耕地信息提取及农业数据智能化利用提供新的思路和方法。 展开更多
关键词 耕地信息提取 迁移学习 DEA-Net 高分遥感
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