基于改进YOLO v5n的猪只盘点算法

猪只盘点是规模化养殖中的重要环节,为生猪精准饲喂和资产管理提供了依据。人工盘点不仅耗时低效,而且容易出错。当前已有基于深度学习的生猪智能盘点算法,但在遮挡重叠、光照等复杂场景下盘点精度较低。为提高复杂场景下生猪盘点的精度,提出了一种基于改进YOLO v5n的猪只盘点算法。该算法从提升猪只目标检测性能出发,构建了一个多场景的生猪数据集;其次,在主干网络中引入SE-Net通道注意力模块,引导模型更加关注遮挡条件下猪只目标信息的通道特征。同时,增加了检测层进行多尺度特征融合处理,使模型更容易学习收敛并预测不同尺度的猪只对象,提升模型遮挡场景的检测性能;最后,对边界框损失函数以及非极大值抑制处理进行了改进,使模型对遮挡的目标有更好的识别效果。实验结果表明,与原YOLO v5n算法相比,改进算法的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)以及漏检率分别降低0.509、0.708以及3.02个百分点,平均精度(AP)提高1.62个百分点,达到99.39%,在复杂遮挡重叠场景下具有较优的精确度和鲁棒性。算法的MAE为0.173,与猪只盘点算法CClusnet、CCNN和PCN相比,分别降低0.2...     

2RPU+2UPR+RPR多冗余驱动并联机构运动学分析与优化

提出一种RPR型多冗余驱动两转一移并联机构2RPU+2UPR+RPR。基于螺旋理论建立机构运动螺旋系与约束螺旋系,分析机构自由度性质;建立机构运动学模型,基于软件仿真结果验证理论模型正确性;推导机构传递螺旋系,建立机构局部性能指标与全域性能指标;基于优质工作空间和优质传递性能分布对机构进行尺度优化,获得机构优化尺度与传递性能图谱,分析关键尺度参数对机构传递性能的影响;基于雅可比矩阵和传递性能分布分析优化尺度下机构奇异特性,机构在优化空间内无奇异位形。     

基于WGAN和MCA-MobileNet的番茄叶片病害识别

针对番茄病害识别模型参数量大、计算成本高、准确率低等问题,本文提出一种基于多尺度特征融合和坐标注意力机制的轻量级网络（Multi scale feature fusion and coordinate attention MobileNet, MCA-MobileNet）模型。采集10类番茄叶片图像,采用基于Wasserstein距离的生成对抗网络（Wasserstein generative adversarial networks, WGAN）进行数据增强,解决了样本数据不足和不均衡的问题,提高模型的泛化能力。在原始模型MobileNet-V2的基础上,引入改进后的多尺度特征融合模块对不同尺度的特征图进行特征提取,提高模型对不同尺度的适应性;将轻量型的坐标注意力机制模块（Coordinate attention, CA）嵌入倒置残差结构中,使模型更加关注叶片中的病害特征,提高对病害种类的识别准确率。试验结果表明,MCA-MobileNet对番茄叶片病害的识别准确率达到94.11%,较原始模型提高2.84个百分点,且参数量仅为原始模型的1/6。该方法较好地平衡了模型的识别准确率和计算成本,为番茄叶片病害的现场部署和实时检测提供了思路和技术支撑。     

基于YOLOV3模型的甘蔗丛环境下行人检测方法

针对在“一垄双沟”甘蔗丛高秆作物环境下行人目标检测的重要性及难度问题,提出一种改进YOLOV3算法的甘蔗丛中高秆作物遮挡的行人目标检测算法(YOLOV3-my-prune)。为获得更好的行人特征表达,使用Imgaug库对自制的数据集增强,并结合数据集中行人尺寸特点,使用K-means聚类分析方法,为神经网络重新聚类目标锚箱。对YOLOV3网络改进,设计了在网络全连接层中引入空间金字塔池化模块,并增加第四尺度预测特征图,同时增强网络多尺度特征融合能力及小尺度特征提取能力。完成改进的模型基础训练后,采用通道和层剪枝混合剪枝方法轻量化模型,并在数据集上进行多尺度训练并测试,结果表明:此方法 准确率达80.1%,检测速度为30fps,均有所提升。     

城市广场不同空间尺度下空气温湿度与环境因子的相关性

探究空气温湿度与环境影响因子间的空间尺度相关关系,界定关键影响尺度范围,可为合理规划城市公共开敞活动空间建成环境提供科学的理论依据。选择武汉市8块城市广场下垫面作为研究对象,分析夏季空气温湿度值、广场-行道树温湿度差值、日较差值与测试点周边25～3 000 m缓冲区内地表温度、硬质下垫面面积、绿地面积、归一化植被指数、交通道路长度和人口密度变量间的相关关系。结果表明:1)气温与测试点周边50 m缓冲区地表温度变量相关性最显著;相对湿度与测试点周边100 m缓冲区内绿地面积变量和硬质下垫面面积变量、250 m缓冲区NDVI变量、500 m缓冲区地表温度变量相关性最显著。2)广场-行道树温度、相对湿度差值分别与测试点周边2 000 m、3 000 m缓冲区内绿地面积变量最显著相关。3)温度、相对湿度日较差分别与测试点周边500 m、1 000 m缓冲区内交通道路长度变量最显著相关。由此可见,夏季城市广场空气温湿度与周边环境因子存在明显的尺度效应,增加广场建成环境周边绿地面积、减少硬质下垫面面积、提高NDVI、减少交通道路长度可有效改善城市开敞空间的温湿效应。     

河南鸡公山林区PM2.5污染与气象因子全年时尺度相关性分析

利用鸡公山林区环境空气质量监测站2019年监测数据,对PM_2.5污染及与气象因子在全年时尺度上的变化和关系进行系统的研究分析。结果表明:1) 林区PM_2.5年均质量浓度为34.48 μg·m^-3。2)降水对PM_2.5污染具有显著的去除作用。3)全年PM_2.5时均质量浓度与对应的气温、气压、空气湿度和风速4个气象因子间存在极显著的多元线性回归关系,且单气象因子对PM_2.5时均质量浓度值的影响均达到极显著水平(P＜0.01)。4) 在时尺度上,各单气象因子与PM_2.5质量浓度间的回归模型精度较低。为此,采取各单气象因子的等值点、小梯度递增与对应的PM_2.5质量浓度值域一并平均后再回归,显著提高了两者间的回归精度,更适于通过单气象因子估算PM_2.5质量浓度。研究结果揭示了林区PM_2.5污染特征,可为区域大气污染联防联治和景区森林旅游资源开发提供参考。     

VIC模型在季节性冻土区水文模拟适用性研究

为了探讨VIC(Variable infiltration capacity)水文模型在季节性冻土区水文模拟中的适用性,以大凌河复兴堡站以上流域为研究区,构建了考虑能量平衡模式的VIC大尺度水文模型,评价了VIC模型在东北季节性冻土区水文模拟的适用性,并对不考虑能量平衡模式的水文模拟进行了比较分析。结果表明,考虑能量平衡模式的VIC模型率定期和验证期径流模拟效率系数在0.63以上,相对误差在6.0%以内。与不考虑能量平衡模式的水文过程模拟差异性比较显示,考虑了能量平衡模式的VIC模型可以更好地刻画由于冻土冻融过程引起的径流变化特征,模拟的土壤含水量和蒸散发量的空间分布特征更加合理。     

广东省含参数分级的阔叶林分生物量生长模型

  目的  建立区域尺度林分生物量生长模型,为预测未来某一时段广东省天然阔叶林生物量和碳储量提供方法学支持。  方法  基于广东省1997—2017年5期森林清查数据,选择栎类、木荷和其他软阔类等6个阔叶树种为优势树种的203个天然林样地,以参数分级反映立地质量差异,以竞争指数表示密度影响,以分步建模（一元非线性回归法）和联合建模（非线性联立方程组法）区别建模方式,采用理论生长方程构建胸径生长模型估计林龄进而构建多种林分生物量生长模型,以决定系数和平均预估误差等4个指标评价模型拟合优度;对拟合优度较高的模型,以2002—2017年4期连清的183块样地为检验样本,用总相对误差来验证其应用效果。  结果  对比模型拟合效果和区域尺度及样地水平上的估计精度,以探究林分密度、不同参数分级、分级方法和建模方法共4项影响因素对生物量生长模型的效果,结果表明:非线性联立方程组法优于分步建模法;与生长速度有关的参数b分级模型优于与生长潜力有关的参数a分级模型;考虑林木竞争和分级方程中加入竞争指数对优化模型性能影响不大。参数b分级、自变量和分级方程皆不含竞争指数的联合模型（模型10）为最优模型,其生物量生长模型确定系数R2为0.970 1;预测4期生物量时,估计效果较好,后期估计误差明显低于前期,如采用模型10预估栎类2002—2017年区域尺度生物量时,4期的估计误差分别为6.22%、15.27%、4.80%、?1.84%。  结论  以Richards理论生长方程为基础构建林分生物量生长模型来估测区域尺度生物量是一种可行的方法,为评估未来某一时段区域尺度森林生态系统的固碳能力提供依据,也为其他区域的林分生物量生长模型研建提供参考。      

大兴安岭林区典型针叶林林分空间结构特征

文章以大兴安岭针叶林林分为研究对象,利用角尺度、混交度及大小比数3个空间结构参数,分析了针叶林林分的空间结构特征。研究发现:针叶林样地内各树种径级分布呈倒“J”型;林分的平均角尺度为0.489,林分整体水平空间分布格局为随机分布;林分的平均混交度为0.436,林分整体上处于中弱度混交状态;林分的平均大小比数为0.455,林分整体上偏中庸状态。     

森林影响降水水质研究概述

水质型缺水是当今社会面临的重大难题,充分利用森林对水质的净化调节作用是解决该难题的有效方法之一。文中在归纳国内外森林水质研究历程的基础上,将森林影响水质整个过程划分为大气降水输入,森林林冠层、枯落物层和土壤层再分配,以及溪流输出3个部分,概述这3个部分降水中的不同阴阳化学离子的变化规律及响应机制,分析不同空间层次（林冠层、枯落物层和土壤层）对水质的影响因素和理化过程;探讨了存在的问题并提出未来研究重点:细化研究枯落物层和土壤层与降水发生相互作用的内在机理,重视森林影响溪水和周边流域水质的作用机制,丰富研究树种,并将野外试验与室内控制试验相结合,提高实验结果的准确性,同时在时间和空间尺度上进行长期和系统观测,定量评价森林净化水质的能力,从而了解森林净化水源的作用机制,为我国解决水质型缺水问题和相关研究提供参考。