基于卷积神经网络的水稻钵体软盘穴播量检测

为避免水稻钵体软盘穴播量检测过程中的秧盘背景分割和稻种特征的手工设计及提取,本文提出了一种基于卷积神经网络的水稻钵体软盘穴播量检测方法,该方法可自动学习和提取不同穴播量的水稻种子特征,实现常规稻、杂交稻和超级杂交稻钵体软盘穴播量为0、1、2、3、4、5、6及7粒以上共8种播量的自动检测。本文在每层卷积单元网络结构参数保持固定的前提下,选取2～4层共3种不同卷积单元数量的网络结构对RiceCountCNN模型性能进行试验,试验结果表明随着模型深度加深,模型检测精度逐渐提高。本文在3层RiceCountCNN模型网络框架下,按卷积核的大小递减和数量递增原则选择得出不同的卷积核网络参数组合方式,最终优化得出网络结构为9C16-AP2-7C32-AP2-5C64的模型性能最佳,平均正确率达到98.76%。为测试RiceCountCNN模型的性能,每个水稻品种选取1幅19穴×14穴的图像作为测试集对模型进行测试,试验结果得出模型针对常规稻、杂交稻和超级杂交稻的检测正确率分别达到97.37%、98.12%和90.98%,每幅图像的检测时间小于2.33 s。研究结果满足精密育秧播种实际工况检测要求,该研究为实现水稻精密衡量播种作业提供参考。     

马铃薯Y病毒HC-Pro第182位赖氨酸残基参与引起烟草叶脉坏死

 马铃薯Y病毒(potato virus Y,PVY)是侵染烟草的最重要病毒之一。不同PVY株系侵染烟草可引起不同症状,有些PVY株系可引起烟草叶脉坏死,严重影响烟草的产量和品质。PVY A12分离物属于NTN-NW株系,但侵染珊西烟(Nicotiana tabacum cv. Xanthi)不能引起叶脉坏死。分析发现,PVY分离物A12 HC-Pro第182和245位的氨基酸均为精氨酸(R),而能引起叶脉坏死的其他NTN-NW分离物HC-Pro的这2个位点均为赖氨酸(K)。PVY坏死株系N605的HC-Pro第182位和245位氨基酸也均为K。本研究通过定点突变,将N605侵染性克隆PVY^N605-GFP HC-Pro第245位残基K突变为R,突变体仍然能够引起叶脉坏死,而将其HC-Pro第182位残基K突变为R,突变体不能引起叶脉坏死。Western blot检测发现,2个突变体与野生型病毒CP蛋白在珊西烟中的表达水平没有明显差异。沉默抑制实验结果显示,2个突变体和野生型的HC-Pro抑制RNA沉默能力没有发生变化。初步确定PVY^N605-GFP HC-Pro第182残基K是引起叶脉坏死的关键氨基酸,推测PVY A12分离物不能引起烟草叶脉坏死的原因是其HC-Pro第182残基R引起的。     

基于嵌入式机器视觉的水稻秧盘育秧图像无线传输系统

杂交稻机械化秧盘精密播种育秧过程中需要人工实时监测,以保证秧盘播种性能,为解决传统人工长时间户外、低效的监测方式,设计了基于嵌入式机器视觉的水稻秧盘育秧图像无线传输系统。系统由嵌入式开发平台、无线Wi Fi网关、高清网络摄像头、红外传感模块、远程服务器等组成。嵌入式开发平台采用Tiny4412开发板,并在其上移植Linux系统、摄像头驱动、GPIO口驱动;采用Qt开发工具,完成图像采集、实时显示,并设计出友好的人机交互界面;利用Jpeglib静态库对图像进行数据压缩;利用无线Wi Fi局域网、嵌入式系统和远程服务器按照规定的协议通过Socket通信进行数据传输。远程服务器基于Netty框架对采集到的图像数据进行校验、实时显示和保存。试验结果表明,不同分辨率图像的无线传输速率均满足育秧流水线实时作业要求,JPEG格式的图像经过数据压缩,其传输速率大大提高;嵌入式采集终端能够稳定采集播种秧盘图像,并成功地上传到服务器,网络平均丢包率为0.23%,误码率为0.23%。     

土壤重金属健康风险时空预测及管控目标研究

土壤重金属健康风险研究对于保障区域人体健康、完善土壤风险防控体系和维护土壤可持续利用等具有积极的意义。以土壤重金属Cr、Pb、Cd、As和Hg调查数据为基础，利用黑箱理论、健康风险评估模型和反距离权重插值法，预测分析土壤重金属健康风险的时空变化特征，并基于健康风险视角探究土壤重金属管控目标。研究结果表明，Cr、As、Pb、Cd和Hg在2007年至2017期间的年平均累积速率分别为-0.711、0.558、0.0055、-0.0858和0.0133 mg·(kg·a)-1，且Pb、Cd、As和Hg在2007年和2017年均处于中度或高度变异；Cr和As的儿童致癌风险在2017年的最小值分别为13.308×10-6和4.548×10-6，Pb对应的儿童非致癌风险的最大值1.366，且高于1的点位占所有调查点位的11.58%，Cr、Pb和As是六合区土壤重金健康风险的主要风险特征因子；2017年至2030年，Pb的非致致癌风险呈上升趋势，且在2025年和2030年Pb的最大值分别为1.60和1.84，高于1点位占比分别为20.00%和28.42%，Cr和As的儿童致癌风险总体呈下降趋势，但是其平均值分别为19.5693×10-6和10.0926×10-6、18.6698×10-6和9.5635×10-6，总体水平依然高于健康风险管控目标；基于2030年致癌风险管控目标下，Cr和As的含量需要降低到37.500和4.1667 mg/kg，Cr和As的降低速率分别处于0.9783 ~ 8.1218 和0.3050 ~ 0.7472 mg·(kg·a)-1，对应的均值分别为3.1755和0.3813 mg·(kg·a)-1，其Cr降低速率高值区域主分别主要分布在以六合经济开发区周边的区域以及冶山镇南部区域、As主要分布在以竹镇镇西部、冶山镇北部以及马鞍街道北部的六合区北区区域。