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.     

基于厘米级无人机影像的水土保持措施精准识别

基于厘米级高分辨率无人机影像,应用面向对象方法(Object-Based Image Analysis, OBIA)对吉林省伊通县椽子沟流域的横坡改垄、地埂植物带、生态恢复乔木林、生态恢复草地等水土保持措施进行自动精准识别。应用超绿指数(Excess Green Index,ExG)、超红指数(Excess Red Index,ExR)、归一化差异指数(Normalized Difference Index,NDI)等光谱指数,形状的主方向、形状指数等形状特征,均值(Mean)、方差(Variance)、对比度(Contrast)等纹理特征进行措施的特征提取。结果表明:研究区水土保持措施识别的总体精度可达91.24%,Kappa系数为0.87;对垄台、垄沟等线性水土保持措施总体精度可达72.33%,Kappa系数为0.63。基于厘米级无人机影像,应用面向对象方法基本可实现对黑土区水土保持措施的精准识别,也可对垄台垄沟等线性措施进行自动识别,研究结果可为水土保持措施实施范围及完好程度的动态监测提供参考依据。     

基于FCN的无人机玉米遥感图像垄中心线提取

为解决农业机器人在玉米田行间行走的全局路径规划问题,该研究提出一种基于全卷积神经网络(Fully ConvolutionalNetworks,FCN)的无人机玉米遥感图像垄中心线提取方法。基于无人机获取的高精度可见光遥感图像,设计了针对农田垄中心线提取的数据集标注方法,采用滑动窗口法进行图像分块,利用深度学习语义分割网络FCN对垄中心线附近7～17像素宽度范围的垄线区域进行提取,模型在测试田块上精确率达66.1%～83.4%,召回率达51.1%～73.9%,调和平均值为57.6%～78.4%;对拼接后的图像使用影像分割投影法提取中心线,探究了垄线区域宽度对垄中心线提取精度的影响,训练采用9像素的垄区域宽度,可得到垄中心线在77 mm左右偏差范围准确率为91.2%,在31.5 mm左右偏差范围内为61.5%。结果表明,基于FCN对无人机玉米遥感图像进行处理,可得到整片田地的垄中心线栅格地图,方便农业机器人进行全局路径规划。     

基于SegNet模型的高原鼠兔的图像分割

针对高原鼠兔图像目标尺寸小、背景复杂、特征不显著、基于活动轮廓的图像分割模型无法有效分割的问题，采用基于卷积神经网络的SegNet语义模型对高原鼠兔图像进行分割：首先将采集的高原鼠兔图像进行预处理，尺度归一化后制作成与Pascal VOC数据集格式一致的数据集；然后将数据集分为训练集与测试集，采用训练集对SegNet模型训练，测试集对模型进行分割测试。对高原鼠兔图像分割的试验结果表明：与基于活动轮廓的Chan_Vese模型相比，基于卷积神经网络的SegNet模型对高原鼠兔图像分割时的交并比、平均像素精度、Dice相似性指数和Jaccard指数分别提高了68.33%、9.35%、30.61%和47.98%，过分割率和欠分割率分别降低了87.20%、16.52%。     

基于循环残差注意力的群养生猪实例分割

目的 在群养环境下，实现生猪粘连、杂物遮挡等不同条件下生猪个体的高精度分割。方法 对真实养殖场景下的8栏日龄20~105 d共45头群养生猪进行研究，以移动相机拍摄图像为数据源，并执行改变亮度、加入高斯噪声等数据增强操作获取标注图片3 834张。探究基于2个骨干网络ResNet50、ResNet101与2个任务网络Mask R-CNN、Cascade mask R-CNN交叉结合的多种模型，并将循环残差注意力(RRA)思想引入2个任务网络模型中，在不显著增加计算量的前提下提升模型特征提取能力、提高分割精度。结果 选用Mask R-CNN-ResNet50比Cascade mask R-CNN-ResNet50在AP_0.5、AP_0.75、AP_0.5-0.95和AP_{0.5-0.95-large}指标上分别提升4.3%、3.5%、2.2%和2.2%；加入不同数量的RRA模块以探究其对各个任务模型预测性能影响，试验表明加入2个RRA模块后对各个任务模型的提升效果最为明显。结论 加入2个RRA模块的Mask R-CNN-ResNet50模型可以更精确、有效地对不同场景群养生猪进行分割，为后续生猪身份识别与行为分析提供模型支撑。     

数学形态学在木材表面缺陷图像分割后处理中的应用

介绍了数学形态学的基本思想和运算。针对木材表面缺陷图像分割效果不完善的问题,提出基于数学形态学的图像后处理方法,包括应用数学形态学的填充操作、形态滤波以及形态梯度边缘检测等。经实验验证,应用数学形态学进行图像后处理,增强了木材缺陷图像分割结果的可视性和准确性。     

图像分割技术在木材表面缺陷识别中的应用

阐述了图像分割技术在图像处理及分析中重要意义,以及主要的图像分割技术。以木材表面缺陷为主要研究对象,利用微分算子边缘检测、最优迭代阈值分割及形态学方法针对具有代表性缺陷死节和虫眼进行分割处理。     

高分辨率遥感图像均值调整法分割技术研究

遥感图像分割是将以像元为基础的图像转化为以对象为基础的过程,因此,遥感图像分割是遥感图像高级分析的基础.对于中、低分辨率遥感图像来说,单个像元的面积较大,且混合像元现象严重,图像分割会产生较大的误差.高分辨率遥感图像单个像元的面积较小,分割后图像上单个对象内含若干像元,便于分析和提取信息.以高分辨率遥感图像Q u ickB ird和IKONO S为研究对象,采用均值调整法对图像进行分割和精度检验.结果表明:采用均值调整法进行高分辨率遥感图像分割具有较好的效果,图像分割的速度和精度均较高.     

土地规模化经营对农业生态效率影响及城乡市场分割调节作用探析

土地规模化经营是农业生态效率改善的重要动力,但土地规模化经营作用农业生态效率受到城乡市场分割的门槛调节。该研究借助2001—2017年全国30个地区(因数据缺失,西藏及港澳台地区未涵盖,下同)面板数据,运用面板门槛模型,就城乡市场分割调节土地规模化经营作用农业生态效率过程展开研究。结果表明:(1)我国农业生态效率总体向好,但地区间差异悬殊;(2)土地规模化经营驱动农业生态效率改善,但存在城乡市场分割门槛调节,弱市场分割地区土地规模化经营促进农业生态效率,强市场分割地区作用相反;(3)城乡市场分割调节土地规模化经营作用农业生态效率主要通过限制农产品、劳动力、资本城乡合理流动,削弱农业新型经营主体绿色农业发展意愿和能力途径展开;(4)我国多数地区城乡市场分割水平偏高,区域发展中城市资源偏向和工业优先发展突出,需进行及时改革。该研究可为政府制定绿色农业发展策略提供参考依据。     

医学图像精细化分割方法研究

指出了深度学习方法在医学图像分割中取得较大的进展,但医学图像处理的复杂性使得全自动分割方法难以取得较好的分割效果。在卷积网络分割的基础上,结合应用场景使用适当的后处理手段来提升图像的分割效果是一种比较有临床意义的研究方法。主要研究了基于概率图的全连接条件随机场模型和基于用户交互的深度编辑网络,并分析总结了这两种方法的实现原理和各自优势,并对未来的研究工作进行了一些展望。