基于卷积神经网络的玉米病害识别方法研究

为解决传统的玉米病害识别方法中特征提取主观性强及误识率高的问题,提出利用卷积神经网络对玉米病害进行识别。以玉米病害图像和健康图像共5种类别的玉米图像为研究对象,并采用LeNet模型进行试验。首先,按照8∶2的比例为每种玉米病害图像选择训练集和测试集。然后,通过试验组合和对比分析的方法比较不同卷积神经网络结构设置对准确率的影响,选出最佳参数。另外,选用Adam算法代替SGD算法来优化模型,通过指数衰减法调整学习率,将L2正则项添加到交叉熵函数中,并选择Dropout策略和ReLU激励函数。最后,确定了一个10层CNN网络结构。试验结果显示,玉米花叶病、灰斑病、锈病、叶斑病和玉米健康识别率分别为95.83%、90.57%、100%、93.75%、100%,平均识别率达96%,平均计算时间为0.15 s。经试验结果比较,该模型识别效果明显高于传统方法,为玉米病害的防治提供技术支持。     

绿色富硒生物猪饲料中AFB1达标生产工艺优化研究

饲料中黄曲霉毒素(AFB₁)容易超标,检出率达80%~100%,毒性大,具强致癌性,可抑制生猪免疫机能,降低动物生产性能,引起动物继发感染,还会在动物产品中残留而威胁人类健康,给生猪养殖带来经济损失,降低猪肉食品安全性。本文通过使用先进固体发酵系统设备和益生菌发酵技术,采用单因素试验和响应面中试优化,获得发酵降解猪饲料AFB₁的最佳工艺参数为硒浓度0.3 mg/kg,发酵时间12 h,量子波强度30 Hz,益生菌菌种组合CGMCC NO.17328混合CGMCC NO.15611。该工艺将猪饲料AFB₁量从63.41μg/kg降解到2.98μg/kg,降解率达到95.30%,AFB₁含量达到国家饲料安全标准。生产工艺适合养猪场低成本快速生产AFB₁达标猪饲料。     

基于机器视觉的温室番茄裂果检测

该文通过对温室番茄果实进行定位及裂果检测,可为番茄裂果率预估及后续裂果自动筛选提供参考。针对自然光照下采集的各类番茄图像,在相关颜色空间中进行阈值预分割,利用前期支持向量机训练得到的纹理特征分类器对预分割区域进行二次判别;之后在前景区域利用显著性角点分割构造边缘轮廓集,利用基于最小二乘法修正的改进霍夫变换拟合单个番茄目标;最后利用二维Gabor小波算子对拟合的单个番茄区域进行纹理特征提取及裂果判别。文中共采集82幅番茄图像,其中50幅图像作为训练集图像,32幅图像作为验证集,所提算法对测试集中总共128个番茄的果实正确检出率为91.41%,对其中35裂果的正确判别率为97.14%,裂果判别部分平均耗时21 ms。试验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性与可靠性,对成熟期番茄裂果率的估计研究及采摘过程中裂果的自动分级筛选具有较好的指导意义,为未来实现温室番茄果实生长状态在线监测提供参考。     

Cotton Image Segmentation Algorithm Based on Fusion Method of Markov Random Field and Quantum Particle Swarm Cluster

[Objective] The aim of this study was to improve the cotton image segmentation accuracy in a picking robot image processing system. [Method] An image segmentation algorithm based on a fusion method of Markov random field and quantum particle swarm optimization clustering was proposed. The process of the proposed algorithm is as follows: first, transform the RGB (red, green, blue) images into grayscale; second, use it to segment these images; finally, the threshold of the connected area is set on the basis of the segmented image to obtain the target area. Then, the cotton front image and the cotton side image are selected from the images collected from different angles. The segmentation experiment was carried out by using this algorithm, and compared with the Otsu algorithm, the fuzzy C-means algorithm, the quantum particle swarm image segmentation algorithm and the Markov random field image segmentation algorithm. [Result] The results showed that the segmentation accuracy and peak signal to noise ratio of the proposed algorithm were 98.94% and 77.48 dB. When compared with the Otsu algorithm, fuzzy C-means algorithm, quantum particle swarm optimization algorithm and Markov random field algorithm, the average segmentation accuracy and peak signal to noise ratio of the proposed algorithm increased by 2.47%–4.56%, and 9.81–13.11 dB, respectively. [Conclusion] The proposed algorithm had higher segmentation accuracy and higher peak signal to noise ratio than the other algorithms tested.     

红树莓果酒的酿造工艺研究

中国盛产小浆果,但小浆果不容易保存且季节性强,因此附加值较低,为了提高小浆果的产品附加值,本试验研究了小浆果酒的发酵工艺,并探讨了解决出汁率低,果酒单宁含量过少所导致的货架期短、挥发酸高、不易澄清等问题。试验以小浆果红树莓为原料,经破碎、酶解、澄清、发酵、过滤等工艺,制得了发酵型红树莓果酒,经过单因素和正交试验优化发酵工艺,确定最佳的酿造工艺条件。结果表明,酶解过程采用25 g/kL EMACLAR果胶酶和25 g/kL EVZYM果胶酶低温酶解14 h,与传统方式对比,出汁率提高了10%;发酵过程,红树莓果汁初始糖度19%,利用VP5为酿酒酵母,接种量为10%,发酵温度22℃;发酵结束后使用树脂降酸,澄清过程使用30 g/100 L硅藻土、15 g/100 L明胶复合澄清的方式。在此工艺条件下得到的红树莓果酒酸度爽口,色泽清亮、均匀,有明显的树莓香气和纯正的发酵型香气。     

稻曲病菌致病机制研究进展

 稻曲病是一种水稻穗部病害,在世界各水稻主产区均有发生,已成为世界性病害,在我国也属于水稻主要病害之一。稻曲病的发生严重影响水稻产量和稻米品质。研究其病原菌致病机制,对找寻防治药物的特异性靶标具有重要作用,可为抗病分子育种提供新的思路,为稻曲病菌防治药剂研发提供新的靶标。本文综述了稻曲病菌侵染过程、致病相关基因功能研究、水稻响应稻曲病菌侵染等方面的研究进展,提出进一步研究的策略。现有研究表明,稻曲病菌能成功侵染水稻孕穗期雄蕊的花丝引起发病。病原菌可通过抑制多个水稻免疫途径实现成功侵染;还可模仿胚珠受精激活水稻灌浆、糖代谢等途径为稻曲球的形成提供营养物质;全基因组测序完成和基因编辑技术在基因敲除中的成功应用,为稻曲病菌功能基因研究提供了很好的基础。稻曲病菌独特的侵染过程和营养利用机制是未来研究的重要方向。     

油菜角果数量及关键表型参数的自动化检测方法研究

为有效替代人工方式考种油菜、观测角果,研究了一种用于测量批量角果的数量和关键表型参数的自动化检测方法。设计了角果散铺和图像采集装置,利用拨动加振动的方式将堆积角果均匀散开并拍摄视频;使用二维码作为标记块,以有效地提取关键帧并拼接为包含全部角果的整幅图像;提出了基于凹点提取与匹配的图像分割方法,分割各种形态下的重叠角果,准确率达到98%以上。在关键表型参数测量中,利用了最大类间方差法以判断角果的正置或侧置姿态,以此估计角果横切面的近似椭圆长短轴,再计算角果的长度、表面积和体积。实验结果表明该方法具有很好的检测精度,对不同品种的油菜适应性较好,长度、表面积和体积的估计误差分别不大于2.9%、4.8%和5.0%。该方法可以有效替代人工方式的油菜考种,为相关农业科研领域提供基础数据。     

关中地区规模化奶山羊养殖场机器挤奶现状及建议

对陕西省关中地区31个不同规模的奶山羊养殖场使用机器挤奶的相关数据及资料进行分析。结果表明,不同奶山羊养殖场规模、挤奶设备、挤奶时间、质检方式和羊奶售价等方面均存在差异;机器挤奶流程、挤奶次数和环境卫生等影响到奶山羊乳房健康和羊奶品质。应加强对养殖场挤奶机器的管理,规范机器挤奶技术流程,提高奶山羊养殖场生产效益。     

Monitoring shrimp growth with control charts in aquaculture

This work proposes a method for the statistical monitoring of the weekly weight of shrimp in a fish farm. The design of control charts for shrimp growth presents several challenges, the main ones being the presence of trend and autocorrelation. Several control charts are proposed, the most efficient being a chart based on the residuals of a second order autoregression whose parameters vary with the week. A control chart with less computational complexity is also provided. It is simply based on growth rates and works well at detecting negative weight changes. Real data from a large shrimp farm has been used for both the design and the evaluation.     

基于径向基网络的含缺陷管道安全系数修正

安全系数是管道完整性评价方法的重要参数之一,传统评价方法仅考虑了管道所处地区等级对其影响,未能全面评价管道的真实安全状态。提取管道相关风险因素,比较各因素间相对重要程度并建立表征不同风险状态的分值体系,根据所得风险分值对安全系数进行修正,使得修正后的安全系数能够反映含缺陷管段实际风险状态;结合径向基网络方法的自学习特点,将各风险因素作为输入,修正后的安全系数作为输出,建立基于径向基网络的管道安全系数计算模型。由模型训练得出的修正安全系数与测试样本吻合度较好,验证了模型的准确性。结果表明:修正安全系数在考虑地区等级的基础上同时引入了其他重要风险因素的影响,为管道完整性评价中的安全系数取值提供了新的思路。