基于姿态估计的动物行为识别研究进展

为分析姿态估计在动物行为识别和动物福利研究中的应用和发展潜力,本文以基于深度学习的姿态估计方法为突破口,从二维和三维空间的角度综述了动物姿态估计研究进展和方向,并介绍常见数据集与评价指标;然后整合基于姿态估计的动物行为识别相关研究成果,重点介绍关键点检测和行为分类的算法及其特征选取方式。姿态估计为动作识别和行为分析等研究提供了骨架信息和运动特征,成为动物行为识别和异常信息预警的非接触式监测方法。但由于受到训练数据集较少的限制,相对于人体姿态估计,动物姿态估计研究和发展速度相对较慢。因此,近年来利用跨域学习的方式来进一步提升其性能成为一种新兴手段。本综述为动物智能行为识别、动物福利研究以及智慧养殖等相关研究者扩展研究思路和研究方法。     

基于改进OpenPose算法的猪只行为识别方法

【目的】提高猪只行为识别效率,提供猪只健康状态的快速判别依据,推进中国生猪养殖智能化和规模化。【方法】借鉴OpenPose人体姿态估计算法并对其改进,构建猪只姿态估计模型,在视频流图像中提取猪只骨骼关节点,通过计算关节点间距与骨骼关节角度描述猪只行为特征,利用K-最近邻算法(K-nearest neighbor, Knn)对猪只行为进行分类。【结果】采用基于改进OpenPose算法对猪只行为的识别准确率达到94%以上,优于采用YOLO v4算法的识别结果;与采用DeepCut、Associative Embedding和DeeperCut姿态估计算法相比,采用改进OpenPose算法构建的猪只姿态估计模型对猪只各类行为识别准确率提高了4%以上。【结论】本识别方法能够满足生猪规模化养殖中猪只行为自动化监控的需求,有效降低工人劳动强度,为猪只健康异常状态的判别提供辅助决策信息,在养殖业智能化和信息化领域具有巨大应用潜力。     

基于注意力机制和残差网络的苹果叶片病害分类

苹果叶片病害的高效准确识别有助于合理使用杀虫剂、肥料等农业资源，进而保证苹果的产量与质量。为提高苹果叶片病害识别的准确率，提出一种残差网络与注意力机制结合的苹果叶片病害识别模型：P-D-ECA-ResNet101。首先构建苹果叶片病害数据集，然后使用常见的4种网络模型在构建的数据集上进行训练，选取训练效果最好的ResNet101为骨干网络模型，通过推迟下采样(delayed downsampling)、拆解大卷积层以及引入高效通道(efficient channel attention module, ECA)注意力模块对ResNet101网络模型进行优化，最后通过特征图可视化展示改进后网络模型的识别机制。试验结果表明，推迟下采样可以增强模型特征提取能力，拆解大卷积层可以有效减少模型的复杂度，引入ECA注意力模块可以削弱无效特征信息对模型的干扰。改进后的P-D-ECA-ResNet101模型在构建的苹果叶片病害测试集上的平均识别准确率达到96.20%,相较于原模型ResNet101提升了2.20百分点。特征图可视化分析表明改进后的P-D-ECA-ResNet101模型可以更好地聚焦于病...     

基于SE-R(2+1)D网络的自然环境下的奶牛行为识别

智能行为识别对于奶牛健康的自动诊断和精准养殖具有重要意义。由于接触式传感器会损害动物福利，对奶牛产生应激反应。因此，本文设计了R(2+1)D模型对奶牛进行行为识别。3D网络作为1种时空卷积网络，可以有效识别奶牛的基本时序行为，但该模型针对奶牛的进食行为与反刍行为不易区分，因此对残差网络中的残差映射部分进行改进，在残差网络中添加注意力机制，将SE模块加入到残差映射部分。首先，利用Kinect相机采集奶牛的行为视频；其次，将采集到的奶牛视频分解成连续帧输入到改进后的模型中，连续帧经过二维空间特征和一维时间特征提取，经过残差网络的注意力模块，忽略一些无关的特征；最后，经过模型的Softmax层进行行为分类。实验证明，和原模型比较，准确率提高了2.36%。本文方法实现了精准的奶牛行为识别，可为智慧畜牧业的发展提供技术支持。     

融合Focal Loss与典型卷积神经网络结构的水稻病害图像分类

快速高效地识别水稻病害的种类并及时采取有效的防治措施对避免水稻减产具有重要意义，为解决人工识别水稻病害效率低、识别精度不高、深度学习样本不平衡导致识别准确率不高等问题，融合Focal Loss与4种典型卷积神经网络结构对7种水稻病害进行分类识别。利用TensorFlow的Keras深度学习框架搭建卷积神经网络的图像识别分类系统，使用Focal Loss损失函数解决数据集不平衡导致识别准确率低的问题，采用ResNet50、ResNet101、MobileNetV2、VGG16作为特征提取骨干，对7种水稻病害进行识别。通过imgaug库增强数据，将13 543张水稻病害图像按照9∶1的比例划分为训练集和验证集并参与训练模型，将1 404张水稻病害图像作为测试集来验证模型的准确性。结果表明，所搭建的数据集中ResNet50、ResNet101、MobileNetV2、VGG16的识别准确率分别为98.06%、94.26%、92.47%、97.83%。可见，在融合Focal Loss损失函数的情况下，ResNet50作为特征提取骨干训练出的模型在水稻病害图像分类中拥有最高的准确率，该成果可在实...     

基于卷积神经网络的天麻表面破损检测研究

【目的】为解决传统天麻表面破损主要依靠人工检测的问题,提出将残差神经网络模型(Faster R-CNN ResNet101)检测方法应用到天麻表面破损识别中,以期取得较好的识别效果。【方法】以腐烂、霉变、机械损伤和完好等4类天麻为研究对象,在卷积神经网络和区域候选网络的基础上构建模型,然后在tensorflow框架上实现模型检测,最后对比分析结果。【结果】天麻表面破损检测模型利用Faster R-CNN ResNet101网络中的输入卷积层以及4个卷积组进行特征提取,区域候选网络生成天麻表面破损的初步位置候选框,实现候选框的分类和定位,其识别率达95.14%,且查准率为0.94,召回率为0.92。与SSD (Single Shot multibox Detector)、Faster_rcnn_inception和Rfcn_resnet101等3种神经网络识别方法对比,识别率分别提高了13.02%、10.69%和12.02%。【结论】该模型具有泛化能力强、准确率较高和鲁棒性较好等特点,为农产品的识别研究提供了参考和借鉴。     

基于机器视觉的圈养豪猪检测与基本行为识别方法研究

为了更好地了解豪猪的习性,提高豪猪人工养殖技术水平,本文设计了基于一种视频图像分析的圈养豪猪检测及基本行为识别方案。首先通过混合高斯模型背景建模法,对圈养豪猪养殖环境进行背景建模,标记出场景中的豪猪及其他运动物体轮廓,采用分类算法对识别出的轮廓进行分类,对豪猪的识别准确率达到86.34%;为了进一步提高准确率,引入图像局部特征ORB关键点作为分类属性,使豪猪的识别准确率提升到93.23%;在此基础上,以饲养池结构及豪猪活动实际情况为判断依据建立圈养豪猪行为识别模型,实现了对豪猪静息、进食、饮水、排泄、啃咬铁门及水槽等7种基本行为的识别。     

基于图像特征融合的农事活动行为的识别

针对农事活动图像中人体姿态所隐含的行为信息以及人与农具所隐含的关联信息,提出了一种基于图像特征融合的农事活动行为的识别方法：利用人体姿态估计技术OpenPose提取农事行为关节点位置信息,利用目标检测YOLOv3提取农事行为中农具的位置和分类信息,用以构建农事行为的距离空间特征矩阵和角度空间特征矩阵,并将这些特征进行图像特征融合,建立基于图像显式特征和隐式特征融合的农事活动行为识别方法EI–SVM,实现农事活动行为的识别。试验结果表明,EI–SVM方法对农事活动行为识别的准确率可达94.87%,在公用数据集上准确率达到92.39%。     

基于残差卷积神经网络模型的勺嘴鹬动作识别

为开启海南热带地区鸻鹬类涉禽的动作识别以及其他野生鸟类行为学自动识别的研究,建立了基于野外采集影像的勺嘴鹬(Eurynorhynchus pygmeus)动作图像数据集。该数据集由表达勺嘴鹬主要行为模式的9种动作标签组成;同时利用ResNet50、ResNet101和ResNet152共3种残差卷积神经网络模型尝试对勺嘴鹬的动作进行自动识别。结果表明,ResNet50、ResNet101、ResNet152测试集准确率分别为96.90%、96.94%和96.90%,说明3种模型都能对勺嘴鹬图像进行快速准确的动作识别。     

基于梅尔谱图和改进ResNet34模型的鸭蛋裂纹识别算法

针对鸭蛋裂纹人工检测受主观性影响造成精度波动大等问题,利用ResNet34网络模型,提出1种基于梅尔谱图的鸭蛋裂纹识别算法。首先利用敲蛋装置收集敲蛋声音数据,再将音频转化成梅尔谱图,构建梅尔谱图数据集,然后搭建ResNet34模型,引入迁移学习机制训练模型,再通过Adam优化算法更新梯度,增加注意力机制模块并将卷积结构替换为深度可分离卷积以对网络模型进行改进,并调整参数进行优化,最后利用模型对鸭蛋裂纹进行识别。结果显示：改进的ResNet34DP＿CA网络模型检测的平均准确率为92.4%,对比原始ResNet34网络模型,平均准确率提高5.5个百分点,参数量减少32%;对比其他网络模型VGG16、MobileNetv2和EfficientNet,平均准确率分别提高10.9、13.7、16.3个百分点,识别时间为21.5 ms。结果表明,所提出的基于梅尔谱图和改进ResNet34模型的鸭蛋裂纹识别算法,能够有效地对鸭蛋裂纹进行检测识别。     

Virus Location and Lymphocyte Apoptosis in Lymph Nodes of Piglets Infected with PCV-2

The present study has been performed to understand the location of the virus, type of apoptotic cells, and their relation to lymph nodes of piglets infected with porcine circovirus type Ⅱ （PCV-2）. Nine 32-day-old conventional piglets free of infection with PCV-2 were used, and distributed into three groups： control group （n = 3）, piglets inoculated with PCV-2 alone （PCV-2, n = 3）, and PCV-2 inoculated and KLH immunostimulated group （PCV-2 ＋ KLH, n = 3）. Superficial inguinal lymph nodes from all piglets were collected for histological examination after 32 days postinoculation, and immunohistochemistry for PCV-2 detection. Location of apoptotic cells was detected with TdT-mediated dUTP nick end labeling （TUNEL） and cell cycle, and the apoptotic rates were measured by flow cytometry. The characteristic histopathological lesions of the piglets in PCV-2 and PCV-2 ＋ KLH were lymphocyte depletions in the cortex and paracortex of the lymph nodes, epithelioid-like macrophage infiltration, and intracytoplasmic inclusion bodies presented in epithelioid-like macrophages. PCV-2 was mainly found in epithelioid-like macrophages by immunohistochemistry. In the lymph nodes, lymphocytes presented higher apoptotic rates in the cortex by TUNEL, special B-cell areas, and similar apoptotic cells were found in this compartment in the control. The apoptotic rates of the lymph nodes were 0.41, 3.34, and 4.88% in the control, PCV-2, and PCV-2 ＋ KLH groups by flow cytometry, respectively. The apoptotic rates of lymph nodes for PCV-2 and PCV-2 ＋ KLH piglets were significantly higher than those for the control group （P〈0.05 and P〈0.01）. The proliferation index （PI） was 0.17_＋0.01, 0.12_＋0.01 and 0.12_＋0.04 in the control, PCV-2, and PCV-2 ＋ KLH group, the PI of the control group was higher than that of the other groups, but without the statistical difference. PCV-2 can induce lymphocyte depletion in lymph nodes of piglets by blocking cell proliferation and promoting apoptosis. This is one o     

不同授粉组合对‘富士’和‘新红星’苹果品质的影响

【目的】探讨不同授粉品种对苹果品质和香气物质成分差异的影响,为高效授粉树的选育和苹果品质的提高提供依据。【方法】采用自育高效授粉树‘红菱’‘红锦’‘红雾’的花粉,在‘富士’(Malus domestica‘Fuji’)、‘新红星’(M.domestica‘Starkrimson’)铃铛花期进行授粉,以授‘嘎拉’(M.domestica‘Gala’)花粉的果实为对照,对果实发育期间总类黄酮含量的变化进行研究,并在果实成熟时测定可溶性固形物、花色苷含量等品质指标及香气物质成分。【结果】不同的授粉品种条件下,‘富士’和‘新红星’苹果除可滴定酸外的各项品质指标均高于对照。‘富士’苹果经‘红菱’授粉后,其果形指数、硬度、花色苷、可溶性糖含量显著提高,分别为对照的1.12、1.15、1.28、1.12倍。‘新红星’苹果经‘红雾’授粉后,其单果重、果形指数、花色苷、可溶性固形物、可溶性糖含量均显著提高,分别为对照的1.22、1.12、2.48、1.10、1.11倍,其可滴定酸含量显著降低,仅为对照的75%。在果实发育的整个生长期内,不同授粉品种处理的‘富士’和‘新红星’苹果总类黄酮含量均高于对照,且不同品种间存在显著差异。在花后160 d,‘富士’经‘红菱’‘红锦’‘红雾’花粉授粉后,果实内总类黄酮含量与对照相比分别增长19.63%、28.72%、13.97%,‘新红星’在花后120 d分别增长14.18%、15.26%、4.24%,差异显著。‘红菱’‘红雾’‘红锦’和对照授粉处理的‘富士’和‘新红星’苹果总酯类挥发性物质的相对含量分别为50.20%、52.03%、42.68%、45.10%和71.08%、68.85%、71.83%、66.03%,‘红菱’授粉后‘富士’‘新红星’果实总酯类挥发性物质含量明显增加,其中2-甲基丁酸乙酯的含量分别为对照的1.14和203.91倍。‘富士’苹果中,‘红菱’‘红雾’‘红锦’授粉处理的果实乙酸-2-甲基丁酯的含量分别为对照的1.73、1.07、1.36倍;其己酸乙酯和乙酸丁酯的含量分别为对照的1.09、1.12、1.29倍和1.50、0.77、1.30倍。而在‘新红星’苹果中,经‘红菱’‘红雾’‘红锦’授粉后,乙酸-2-甲基丁酯和己酸乙酯的含量分别为对照的1.82、1.27、0.93倍和2.57、1.15、0.27倍;乙酸丁酯的含量分别为对照的7.83、3.48、3.30倍。此外,‘富士’和‘新红星’苹果经‘红菱’授粉后,其烃类物质含量明显高于对照,主要表现为法呢烯的增多。【结论】高效授粉树能显著提高‘富士’和‘新红星’苹果的外观和内在品质,并且与对照存在显著差异。不同授粉组合对‘富士’和‘新红星’苹果品质影响差异较大,经‘红菱’授粉,‘富士’和‘新红星’苹果品质有显著提高。     

喀斯特地区不同玫瑰混农林模式的土壤螨类群落结构特征

混农林业作为集约型土地利用和经营方式之一,运用于石漠化地区有利于土壤生物多样性的修复。2019年7月,对贵州省毕节市撒拉溪镇龙场村的玫瑰+大豆、玫瑰+苹果+大豆和玫瑰+玉米3种混农林模式样地中的土壤螨类进行了调查,以玫瑰单作为对照,共捕获土壤螨类1 524头,隶属3目41科64属,以盖头甲螨属(Tectocepheus)和派伦螨属(Parholaspulus)为优势属。其中,玫瑰+玉米样地中具有较丰富的螨类属数,而玫瑰样地中具有较高的个体数量。土壤螨类在4种模式的样地中均呈明显的表聚性。多样性指数和丰富度指数在玫瑰+大豆和玫瑰+玉米样地上较高。4种模式下土壤螨类的群落相似性较低,表现为中等不相似。3种混农林模式样地中捕食性革螨均为r选择型,而玫瑰样地中捕食性革螨为K选择型。甲螨群落结构在玫瑰样地上为P型,在玫瑰+大豆样地上为O型,在其余样地上为G型。总的来说,实施玫瑰混农林治理模式可使土壤螨类数量和多样性增加,以玫瑰为主,与苹果、大豆或玉米混合种植的模式有利于提高土壤螨类多样性,其中,玫瑰+大豆的模式效果较好。     

不同温度LED光萎凋对铁观音MEP上游关键基因和香气的影响

【目的】萜类化合物是乌龙茶挥发性芳香物质的重要组分,2-C-甲基-D-赤藓醇-4-磷酸途径（MEP）上游关键基因直接参与调控萜类化合物前体物质的合成。而乌龙茶香气的形成与萎凋工序密切相关,光照和温度是影响萎凋的重要因子,探讨LED光与温度在乌龙茶萎凋过程中对香气的影响,为提高乌龙茶萎凋叶香气品质提供参考。【方法】基于转录组数据,根据KEGG筛选出响应光照的MEP上游关键基因（DXS、DXR、HDS、HDR）。对一芽三叶铁观音鲜叶进行LED白光和不同温度（20℃（L20）、25℃（L25）、30℃（L30）、35℃（L35）和40℃（L40））萎凋处理,黑暗下温度（20℃（D20）、25℃（D25）、30℃（D30）、35℃（D35）和40℃（D40））萎凋处理;分别测定铁观音萎凋叶的香气组分和MEP上游关键基因的相对表达量。【结果】L30处理萎凋叶各基因表达量达到最大值,萜类基因（DXS、DXR、HDS、HDR）表达量分别为XY组（对照）的4.31、5.28、11.77、1.59倍,为D30处理的2.24、2.39、1.86和1.60倍。D30组各基因表达量为黑暗处理组最大,依次为XY组的1.92、2.21、6.34和0.99倍。L20处理萎凋叶的α-法呢烯芳樟醇氧化物（I、II）含量最高,较XY依次提高了15.05%、4.92%和15.13%;L30处理萎凋叶的橙花叔醇、芳樟醇和香叶醇含量最高,较XY组依次提高了3.71%、6.14%和15.28%;LED组铁观音萎凋叶主要香气组分含量均高于相对应的温度处理组。通过主成分分析法建立数学模型,对萎凋叶香气组分进行评估,得出L20组萎凋叶得分最高,L30组萎凋叶次之;与香气分析得出结果一致。【结论】铁观音萎凋叶基因表达量与香气含量的变化趋势不存在同步性;L30处理萎凋叶基因表达量、主要萜类香气物质含量和主成分分析得分均较高,这与铁观音生产上的萎凋温度相一致。萎凋温度过高（40℃）不利于萎凋叶萜类关键基因的表达和萜类化合物的形成。     

俄罗斯干线管道建设及其安全性

管道已成为输送石油、天然气和成品油的首选方式,而管道安全运行是管道运营管理的首要条件.介绍了俄罗斯的石油、天然气、成品油和氨干线管道的建设概况,分析了干线管道的事故状况和原因,旨在为我国油气管道在日常运行的安全监测、管理和防护等方面提供可以借鉴的经验.     

寄生虫引起的草鱼鳃病的组织病理比较研究

本文对草鱼的隐鞭虫病、车轮虫病、小瓜虫病、指环虫病、三代虫病及中华鱼蚤病六种寄生虫性鳃病的组织病理变化进行比较研究，寄生虫性鳃病均可引起鳃组织发生炎症反应，粘液分泌亢进，嗜酸粒细胞和淋巴细胞浸润；但又因病原体的种类不同，危害鱼的方式、方法不同，因此病理变化又有很大差别，对鱼危害较大的均为变质性炎，如隐鞭虫病；对鱼危害较小的则属增生性炎，如中华鱼蚤病．     

新疆数种蜘蛛记述

蜘蛛是农林害虫的重要天敌,而迄今新疆的蜘蛛区系资料缺乏。本文记述的7种蜘蛛分属4科,依次为:皿蛛科Linyphiidae的活跃皿蛛Linyphia impigra、兴旺侏儒蛛Meioneta beata和乡间侏儒蛛Meioneta rurestris,球腹蛛科Theridiidae的芦苇罗蛛Robertus arundineti,狼蛛科Lycosidae的顽皮豹蛛Pardosa lasciva,卷叶蛛科Dictynidae的开展婀蛛Argenna patula以及跳蛛科Salticidae的同足斑蛛Euophrys aequipes。     

丙草胺与4种磺酰脲类除草剂混用对稻苗安全性的影响

室内测定了丙草胺分别与磺酰脲类除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆、醚磺隆和吡嘧磺隆混用后，一叶一心期稻苗抑制50％株高的使用浓度(IC50)和抑制10％株高的使用浓度(IC50)，并用共害系数(CHC)对混用组合安全性的联合作用进行了评价．结果表明：所有混配处理的CHC10均小于12．0，表现出强烈的解毒效应；不同混用处理的CHC50值差异很大，丙草胺与甲磺隆混用的CHC50均小于25．0，解毒效应显著．丙草胺与苄嘧磺隆混配的CHC50为26．1—167．8，丙草胺与苄嘧磺隆混用的CHC50为52.2—115.5，丙草胺与醚磺隆混用的CHC50为80．0—110．2．     

不同阶段肉仔鸡能量需要模型的建立

试验研究了0~8周龄肉仔鸡胴体与羽毛蛋白、脂肪的生长曲线及0~3、4~6和7~8周龄3个阶段每日摄入不同水平的能量及蛋白对其体蛋白、体脂肪沉积的影响,旨在确定胴体与羽毛蛋白、脂肪动态的沉积规律及日粮能量沉积为体蛋白及体脂肪的效率。试验1,包括3个饲养试验分别选取体重相近的0、21和42日龄爱拔益加(AA)肉仔鸡324只,按性别及日粮随机分为18个处理,每处理3个重复,每重复6只鸡。肉仔鸡每日限量饲喂,饲喂水平分别为正常采食量的90%、70%和50%,每日定量供给肉仔鸡高、中、低3个水平的高蛋白质基础日粮及由饲喂水平决定的定量淀粉,进而使肉仔鸡每日采食能蛋质量比(代谢能/粗蛋白)不同的9种日粮;试验2,选取体重相近的0日龄AA肉仔鸡144只,按性别不同随机分为2个处理,每处理4个重复,每重复18只鸡。试验初和试验末分别进行屠宰,以测定肉仔鸡胴体和羽毛蛋白、脂肪和干物质含量。结果显示:1)Gompertz方程能很好的拟合不同性别肉仔鸡蛋白和脂肪的生长,不同性别间蛋白和脂肪极限重量、羽毛蛋白和脂肪的生长速率差异显著(P<0.05),而胴体蛋白和脂肪的生长速率差异不显著(P>0.05)。2)在0~3、4~6和7~8周...     

ICP-OES法同时测定果蔬中铅、砷、镉、铬、铜、锡含量

果蔬样品经混酸消化后,控制一定的酸度,定容后应用等离子体发射光谱法(ICP-OES)对果蔬中铅、砷、镉、铬、铜、锡六种有害重金属进行测定,研究了分析测定条件,方法简单快速。测定结果表明,五种元素的加标平均回收率在91.0%~107%之间。其RSD均小于3.5%。按该方法进行处理及测定铅、砷、镉、铬、铜、锡,在选择的测定条件下最低检出限分别为0.0006 mg/kg、0.0003 mg/kg、0.00003 mg/kg、0.00005 mg/kg、0.00003 mg/kg、0.0006 mg/kg。