基于后验概率SVM的水稻害虫识别方法研究

针对水稻灯诱害虫姿态各异、样体残缺及硬判别对分类器的影响,提出基于后验概率SVM的害虫识别方法。对4种害虫进行图像预处理和特征提取,建立支持向量机识别模型,统计并分析测试集所有样本的后验概率。结果表明,利用SVM方法识别四种水稻灯诱害虫的平均识别率为96.8%,针对姿态各异造成的误判情况,当后验概率值全部小于0.7时,应考虑第二最大值所属种类作为识别输出。该方法能够提高识别率,为实际应用提供理论基础。     

基于双线性注意力网络的农业灯诱害虫细粒度图像识别研究

【目的】智能虫情测报灯诱捕到的农业害虫因种类繁多、虫体姿态多样、鳞片脱落等原因造成有些害虫图像存在种间相似和种内差异的现象。为了提高农业灯诱害虫识别率,针对YOLOv4检测模型检测到且容易混淆的19种灯诱害虫,本文提出了基于双线性注意力网络的农业灯诱害虫细粒度图像识别模型。【方法】首先,根据灯诱害虫外观图像的相似性和检测误检的情况,将19种害虫分为6类;将所有害虫图像通过补边操作使得长宽相等,并缩放至统一尺寸224×224像素。为了提高模型的鲁棒性和泛化能力,对害虫图像进行镜像翻转、旋转180度、高斯噪声和均值滤波的数据增强,训练集、验证集和测试集样本量按照8:1:1比例划分。然后,针对6类19种农业灯诱害虫细粒度图像,建立了基于双线性注意力网络的农业灯诱害虫识别模型（bilinear-attention pest net,BAPest-net）,模型包括双线性特征提取、注意力机制和分类识别3个模块;通过修改特征提取模块的下采样方式提高特征提取能力;添加注意力机制模块让整个模型更关注于局部细节的特征,将双线性结构中的上下两个注意力机制的输出进行外积运算增加细粒度特征的权重,提高识别的准确性和学习效率;模型优化器使用随机梯度下降法SGD,分类模块中使用全局平均池化,旨在对整个网络从结构上做正则化防止过拟合。最后,在同一个训练集训练VGG19、Densenet、ResNet50、BCNN和BAPest-net 5个模型,对6类相似的19种农业灯诱害虫进行识别,以精准率、Precision-Recall（PR）曲线和平均识别率作为模型的评价指标。【结果】BAPest-net对6类相似的19种农业灯诱害虫平均识别率最高,达到94.9%;BCNN次之,为90.2%;VGG19模型最低,为82.1%。BAPest-net识别的6类害虫中4类鳞翅目害虫的平均识别率均大于95%,表明该模型能较好地识别出鳞翅目害虫。测试结果中仍存在少数相似度较高的害虫误判,特别当害虫腹部朝上或侧身,种类特征不够明显的时候容易引起相似害虫的误判。对于区分度较低的相似害虫需要更多的训练样本以获取更多的特征,提高模型的识别率和泛化能力。【结论】基于双线性注意力网络的农业灯诱害虫细粒度图像识别模型可以自动识别6类相似的19种农业灯诱害虫,提高了农业灯诱害虫自动识别的准确率。     

不同波长诱测灯对大豆害虫的防治效果

[目的]比较不同波长诱测灯对大豆害虫防治效果差异。[方法]利用3种不同波长的诱测灯在千亩大豆田进行了害虫防治试验。[结果]3种不同波长的诱测灯对大豆田害虫的诱杀效果有明显差异。其中,400～460 nm波长的2号灯诱杀效果明显好于其他2种方式;330～400 nm波长的1号灯和450～510 nm波长的3号灯之间的诱杀效果差异不明显。[结论]为诱测灯在生产上的推广应用提供了依据。     

基于Android的水稻叶片特征参数测量系统

[目的]提供基于Android的水稻叶片特征参数测量系统,为农学研究提供精准数据.[方法]系统设计主要分为图像获取、图像预处理和特征参数计算3部分:采用智能手机相机获取水稻叶片图像;通过灰度化、二值化和轮廓提取等操作对图像进行预处理;根据算法计算得到水稻叶片特征参数.[结果]精确度测试中,建立系统获取颜色分量(R、G、B)均值与各分量实际值的线性拟合模型,其决定系数分别为0.9803、0.9774和0.9805,均方根误差分别为1.086、1.413和0.8383;叶片几何参数中,系统获取水稻叶片长、宽、面积及周长与水稻叶片实际值的均方根误差分别为0.6469 cm、0.05022 cm、0.5329 cm2和2.412 cm.耗时测试中,采用多部不同配置手机对同一叶片进行测试,图像预处理及参数计算总时间均在2 s以内.可见,基于Android的水稻叶片特征参数测量系统能快速、准确、便捷地获取水稻叶片长、宽、面积、周长及颜色等特征数据,在一定程度上实现户外实地测量,满足农学研究的需要.[建议]对系统进行进一步优化,降低对外部辅助物的依赖,真正实现操作简便;增加氮素营养水平诊断算法实现氮素营养水平分类,以快速精准判断水稻生长营养状况,实现精确施氮.     

佳多频振式杀虫灯对水稻害虫的控制作用研究

应用佳多频振式杀虫灯对水稻害虫进行诱集,结果表明该杀虫灯可诱集到30种左右的昆虫,对主要水稻害虫均有诱集作用.通过将灯控施药区、灯控不施药区、非灯控施药区、非灯控不施药区4种处理防治效果进行对比,发现灯控施药区与灯控不施药区防效差异不显著,防效均达80%以上,而与非灯控不施药区差异显著.此杀虫灯虽对天敌有一定诱集作用,但对害虫的综合防治效果明显.通过对4个处理地的水稻产量比较及灯诱与化防成本计算,该杀虫灯具有成本低、无污染的优势,可用于水稻害虫的防治.     

佳多频振式杀虫灯对水稻害虫的控制作用研究

应用佳多频振式杀虫灯对水稻害虫进行诱集,结果表明该杀虫灯可诱集到30种左右的昆虫,对主要水稻害虫均有诱集作用。通过将灯控施药区、灯控不施药区、非灯控施药区、非灯控不施药区4种处理防治效果进行对比,发现灯控施药区与灯控不施药区防效差异不显著,防效均达80％以上,而与非灯控不施药区差异显著。此杀虫灯虽对天敌有一定诱集作用,但对害虫的综合防治效果明显。通过对4个处理地的水稻产量比较及灯诱与化防成本计算,该杀虫灯具有成本低、无污染的优势,可用于水稻害虫的防治。     

基于诱虫板图像的温室番茄作物害虫识别与监测方法

[目的]本文旨在探索实时监测温室虫情和精准防控虫害的方法。[方法]设计了一种基于诱虫板图像背景均匀化的自适应分割方法,结合基于随机森林(random forest, RF)的图像识别算法识别4类温室番茄害虫(烟粉虱、潜叶蝇、果蝇和蚜虫)并计数。该方法首先提取诱虫板图像RGB(red-green-blue)颜色模型B分量和HSV(hue-saturation-value)颜色模型V分量,然后分别对2张图像分段调整背景灰度值得到均匀背景诱虫板灰度图像,再利用最大类间方差法确定阈值分割图像,经形态学处理后融合2张诱虫板二值图像,最后提取害虫区域的6个颜色特征、8个形状特征和6个纹理特征,训练随机森林以识别害虫并计数。[结果]对比分析Sauvola局部阈值法、Prewitt边缘分割法、k-means聚类法以及本文设计的自适应分割方法,结果表明基于背景均匀化的自适应分割方法效果最好,平均分割准确率为95.34%。对比分析7种特征向量组合下随机森林、C-SVC(C-support vector classification)和BP(back propagation)神经网络3种分类方法,结果表明综合颜色特征向量、形状特征向量和纹理特征向量作为输入的随机森林算法识别效果更好,对烟粉虱、潜叶蝇、果蝇和蚜虫的识别准确率分别为93.89%、90.71%、91.54%和90.40%。[结论]本文设计的方法能够实现诱虫板上4类害虫的识别和计数,可以为温室虫情监测与预警提供参考。     

佳多虫情测报灯诱集水稻主要害虫的规律初探

对2002-2004年佳多虫情测报灯诱集水稻主要害虫的灯下消长规律进行了较为系统的研究分析,对诱集的主要害虫进行了卵量,幼虫量,卵盛期和发生程度的短期预报,结果表明,佳多虫情测报灯诱集主要害虫的灯下消长规律与普通黑光（白炽）灯基本一致,成虫峰峰值明显高于普通黑光（白炽）灯,短期预报准确率比普通黑光（白炽）灯平均提高3.56%,是理想的测报工具。     

DM-15电子灭蛾灯对水稻害虫的诱杀作用

应用电子灭蛾灯是一种环境友好型物理控制害虫的方法。本试验利用DM-15电子灭蛾灯诱杀水稻害虫取得了较好的效果,共诱集到水稻害虫的种类有7目9科14种,明确了6种主要害虫的雌雄比,可以减少2次用药,降低了对环境的污染。     

3种频振灯诱杀菜园害虫效果试验

比较了3种不同型号频振灯的诱虫效果,研究结果表明,频振灯主要诱杀鳞翅目、鞘翅目和双翅目昆虫;诱杀害虫总量表现为隆皓GP-LH18B>隆皓GP-LH18C>佳多PS-15II;3种灯对益虫的伤害均很小,益害比均小于1∶90,频振灯诱杀光的温室害虫种类和数量较露地少,频振灯诱杀害虫数量随田间害虫数量的变化而变化,可用于预测预报害虫的发生规律。     

水稻害虫图像识别技术研究

[目的]解决水稻害虫传统识别方法的低时效性问题。[方法]采用数字图像处理方法对水稻害虫进行图像识别和分类,对水稻害虫的虫体面积、虫体周长、偏心率、形状参数、似圆度、叶状性、球形性等几何形状特征进行提取和研究,并采用支持向量机(SVM)分类器对水稻害虫二化螟、三化螟、稻飞虱、卷叶螟进行分类。[结果]利用所建立的6个特征判别函数对4种水稻害虫进行判别分类,识别率达到96.67%,说明这6个经过筛选的特征具有很强的判别性。[结论]支持向量机分类器的识别方法很好地解决水稻害虫传统识别方法的低时效性问题。支持向量机以风险最小化为原则,兼顾训练误差与测试误差的最小化,具体体现在分类模型的选择和模型参数的选择上。     

单季中稻田主要害虫防治模式的探讨

[目的]确立安庆市单季中稻主要害虫的防治模式,以达到最佳经济效益。[方法]通过不同防治模式的对比试验,分析不同单剂和混剂对单季中稻主要害虫(稻纵卷叶螟、二化螟、稻飞虱)的防治效果,按节约成本、增加收入的原则,评价最佳防治模式。[结果]2种防治模式的对比试验表明,在水稻生长分蘖期施用5%锐劲特750 ml/hm2,穗期施用40%毒死蜱1200 ml/hm2+25%扑虱灵1200 g/hm2的防治模式可全程控制单季中稻田主要害虫的为害,较常规防治方法每公顷可提高经济效益千元以上,减少成本176元,同时减少了农药对环境的污染,保护了稻田的生态平衡。[结论]该防治模式防治效果显著,并达到最佳经济效益,是安庆市单季中稻主要害虫的最佳防治模式。     

几种林业害虫在崇明岛的发生规律研究

[目的]探究茶尺蛾、樟巢螟、杨扇舟蛾、黄刺蛾4种蛾类害虫在崇明岛的生活史和发生趋势,为今后的虫害防治提供参考。[方法]生活史的调查采用标准地设置后的系统调查;发生趋势采用灯光引诱法进行调查。[结果]结果表明:茶尺蛾、樟巢螟、黄刺蛾在崇明岛每年发生2代,而杨扇舟蛾发生4~5代;杨扇舟蛾以卵越冬,其余3种害虫都以幼虫越冬;茶尺蛾的为害高峰期主要在8月,其余3种害虫有2个为害高峰期,分别为6月和8月。从发生趋势来看,茶尺蛾和杨扇舟蛾的诱集量在不断增大,而樟巢螟和黄刺蛾的诱集量变化不大。[结论]该研究为崇明岛今后的害虫防治提供了一定的科学依据。     

永州市水稻常见虫害发生特点及原因分析

[目的]了解永州市常见虫害发生情况,为进一步做好水稻虫害防控提供参考。[方法]总结近3年永州市稻飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟的发生动态,分析其发生的特点和原因。[结论]2012—2014年稻飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟主要表现为总体中等偏重发生,但较2010年以前总体发生程度有所降低。根据结果,有针对性地提出了水稻虫害的防治建议。[结论]试验结果为今后进一步做好永州市水稻虫害预报工作、指导水稻虫害防治提供了参考。     

不同杀虫剂对水稻田主要害虫及天敌的影响

[目的]探讨几种杀虫剂处理对安徽沿淮中稻田主要害虫及天敌的影响。[方法]以丰两优1号为供试水稻品种,BtWP、25%杀虫双、18%锐劲特EC和5%高效氯氰菊酯EC为供试药剂,通过大田小区防治试验研究这几种杀虫剂处理对安徽沿淮中稻田主要害虫及天敌的影响。[结果]锐劲特处理对稻纵卷叶螟控制效果最好,对稻田天敌影响较小。Bt,Bt＋杀虫双处理对稻纵卷叶螟有较好防治效果,对稻田蜘蛛较安全,有利于保护天敌和加强天敌的自然控制作用。高效氯氰菊酯对稻纵卷叶螟和稻飞虱仅有短期防效,且对稻田天敌杀伤力很大,不宜在稻田继续使用。[结论]该研究为水稻害虫的综合治理提供了依据。     

基于高时空分辨率遥感数据协同的作物种植结构调查

[目的]充分发掘遥感影像的空间、时间和光谱等特征谱信息,探索地块基元支持下的多源遥感数据作物种植信息自动识别方法,为作物种植结构信息的快速、精细化调查提供借鉴.[方法]以广西扶绥县为研究区,通过对高空间分辨率影像的多尺度分割和对象廓线编辑,提取精细农田地块信息;以地块为基元获取覆盖作物生育期内的时序光谱特征;基于时序光谱及其变化定义与作物长势状况相关的描述参量,形成静态光谱与动态过程特征结合的多维特征空间,结合作物的物候节律特征构建作物种植信息提取模型,实现主要农作物种植结构信息的提取.[结果]依据上述方法绘制出广西扶绥县甘蔗、水稻和其他作物农田及草地、林地、水体、城镇建设用地等的精细地块图,其中,提取广西扶绥县甘蔗和水稻作物的总面积分别为82420.01和6806.67 ha,作物提取的总体分类精度为86.8%,Kappa系数为0.84.[结论]提取的广西扶绥县作物种植结构的成果满足使用精度要求,可为精准农业补贴投放、农业灾害定损等政策制定提供依据,而技术方法对于作物种植结构信息的快速、精细化调查具有借鉴意义.     

稻-鸭共生技术对稻水象甲的生态控制效应

[目的]探讨稻水象甲的生态防控措施。[方法]通过在稻田生态食物链的环节中放养鸭子,研究了稻-鸭共生对稻田生态系统中稻水象甲成虫发生规律及其防控效果的影响。[结果]稻-鸭共生对稻水象甲具有显著的生物态控制效应,其中对稻水象甲成虫的防效达92.56%,对水稻白叶率的防效达98.15%,均优于化学防控效果。[结论]稻-鸭共生特别适合对如稻水象甲等繁殖力强、化学防治难度大的虫害,为生态控制稻水象甲提供了借鉴。     

蛹虫草大米培养残基中虫草素提取方法的优化研究

[目的]优化蛹虫草大米培养残基中虫草素的提取方法。[方法]以蛹虫草大米培养残基为原料,根据虫草素的理化性质,采用不同提取溶剂、温度、时间和pH值,进行单因素试验设计,利用HPLC技术检测虫草素。[结果]结果表明,蛹虫草大米培养残基中虫草素含量为2．011—2．185g／kg。不同水浴时间和温度条件的提取值为1．316～1．968g／kg。培养基残基中虫草素含量与子实体的比较系数为99．1％～110．9％。不同pH值提取液提取虫草素分别提高2．15％-15．89％。残基中虫草素优化的水溶剂提取工艺条件为：时间60min、温度60℃、pH值2．0;高浓度虫草素在水溶液中可能会发生降解。[结论]该研究为蛹虫草固体培养基的深加工和再利用以及开发新的虫草素资源提供理论依据和技术指导。     

8种水稻基因组DNA提取方法的比较

[目的]寻找操作简便、耗时短、成本低的水稻基因组DNA提取方法。[方法]分别以水稻幼嫩黄化叶片和老叶片为材料,用8种方法提取其中的DNA,测定所提DNA的浓度和纯度,并对其进行PCR扩增和电泳检测,比较各方法的提取效果。[结果]8种方法提取的DNA浓度分别为35.15、30.80、67.30、26.15、23.55、8.95、48.05、54.26μg／ml,方法③提取的DNA浓度最大,但PCR扩增效果较差;改进的SDS法（方法⑦、⑧）提取的DNA纯度较高,PCR扩增产物电泳条带较亮,但这2种方法操作程序复杂,成本较高,提取每份样品的成本分别为14、31元,远高于其他提取方法。[结论]除方法③外,其余5种简化方法均能得到较高质量的水稻基因组DNA,且提取成本远低于传统SDS法。