采用双模态联合表征学习方法识别作物病害

基于深度卷积神经网络的视觉识别方法在病害诊断中表现出色,逐渐成为了研究热点。但是,基于深度卷积神经网络建立的视觉识别模型通常只利用了图像模态的数据,导致模型的识别准确率和鲁棒性,都依赖训练数据集的规模和标注的质量。构建开放环境下大规模的病害数据集并完成高质量的标注,通常需要付出巨大的经济和技术代价,限制了基于深度卷积神经网络的视觉识别方法在实际应用中的推广。该研究提出了一种基于图像与文本双模态联合表征学习的开放环境下作物病害识别模型(bimodalNet)。该模型在病害图像模态的基础上,进行了病害文本模态信息的嵌入,利用两种模态病害信息间的相关性和互补性,实现了病害特征的联合表征学习。最终bimodalNet在较小的数据集上取得了优于单纯的图像模态模型和文本模态模型的效果,最优模型组合在测试集的准确率、精确率、灵敏度、特异性和F1值分别为99.47%、98.51%、98.61%、99.68%和98.51%。该研究证明了利用病害图像和病害文本的双模态表征学习是解决开放环境下作物病害识别的有效方法。     

母猪妊娠饲粮中添加甲基供体对新生仔猪肝脏糖脂代谢和线粒体功能的影响

本试验旨在研究母猪妊娠饲粮中添加甲基供体对新生仔猪肝脏糖脂代谢和线粒体功能的影响。将平均体重为(102.8±6.3) kg的"杜洛克×二花脸"初胎母猪在人工授精后分为2组,分别饲喂基础饲粮(对照组,n=21)和添加甲基供体(4 700 mg/kg蛋氨酸、16.3 mg/kg叶酸、2 230 mg/kg胆碱、0.15 mg/kg维生素B_(12)和1 180 mg/kg维生素B6)的基础饲粮(甲基供体组,n=22)。饲养试验从母猪配种开始至母猪分娩结束。母猪分娩结束后,称取新生仔猪重,然后每组选取8窝,每窝选取1头仔猪(每组共选取8头仔猪)进行屠宰采样,测定新生仔猪内脏器官重量,并采集肝脏,用于测定肝脏糖脂代谢和线粒体功能指标。结果表明:1)相比对照组,母猪妊娠饲粮中添加甲基供体对新生仔猪个体重和肝脏重量无显著影响(P0.05),但显著提高了新生仔猪脾脏重量(P0.05)。2)相比对照组,母猪妊娠饲粮中添加甲基供体显著提高了新生仔猪肝脏中糖原(Gly)含量、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)与葡萄糖-6-磷酸酶(G6PC)活性(P0.05),并显著降低了新生仔猪肝脏中甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)含量(P0.05)。3)相比对照组,母猪妊娠饲粮中添加甲基供体显著上调了新生仔猪肝脏糖异生相关酶如PEPCK1和G6PC的mRNA和蛋白相对表达量(P0.05),显著下调了新生仔猪肝脏固醇调节元件结合蛋白-1C(SREBP-1C)和硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)等脂质合成相关基因的mRNA相对表达量(P 0.05),同时还显著上调了新生仔猪肝脏过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)和脂蛋白脂酶(LPL)等肝脏脂质分解相关基因的mRNA相对表达量(P0.05)。4)相比对照组,母猪妊娠饲粮中添加甲基供体显著提高了新生仔猪肝脏三磷酸腺苷(ATP)、氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)、线粒体DNA(mtDNA)含量以及柠檬酸合酶(CS)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性(P0.05)。5)相比对照组,母猪妊娠饲粮中添加甲基供体显著提高了新生仔猪肝脏过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子-1α(PGC-1α)、细胞核呼吸因子-1(NRF-1)的mRNA相对表达量(P0.05)。综上所述,母猪妊娠饲粮中添加甲基供体可抑制新生仔猪肝脏脂质沉积,促进新生仔猪糖异生,改善新生仔猪肝脏糖脂代谢和线粒体功能。     

基于多分类器DS证据理论融合的水果识别研究

针对不同分类器对不同水果种类识别准确率的不均衡问题,提出一种基于多分类器DS证据理论融合的水果识别方法。该研究选择kaggle上fruits360数据集中的5种水果作为研究对象,首先对预处理后的5种水果图像的颜色、纹理、形状特征进行提取,分别选用BP神经网络、K均值、SVM三种分类器,结合被测图像在每种分类器上的识别结果和各个分类器对不同水果的分类准确率,构建基本概率函数(BPA函数),通过DS证据融合规则对分类器融合后对被测图像进行识别。试验结果表明:该方法对5种水果的识别平均准确率为95.2%,总体标准偏差为0.02993,在提高单分类器识别准确率的同时,解决了分类器对各种水果识别的不均衡问题。对10组测试集识别的平均准确率为93.5%,总体标准偏差为0.055,该方法对水果种类的识别更准确和稳定。     

基于LCA与AVC的乡村景观特征识别与评价研究 ——以潜山市黄铺村为例

对乡村景观进行特征识别及景观评价,可以更好地了解乡村景观特征及资源,找出乡村景观资源发展的优劣,实现其特色化发展.该研究运用地理信息系统对乡村景观进行特征识别,绘制乡村景观特征分区图,再基于AVC理论构建乡村景观综合评价体系,运用定量和定性相结合的方法确定指标分值,得到综合评价结果,并以潜山市黄铺村为例,进行了较为完整的景观特征识别与综合评价研究.结果表明,黄铺村具备良好的乡村旅游条件,其社会吸引力和环境承载力较高,但经济生命力相对较低,有待进一步提升.研究结果可为黄铺村景观评价及制定有针对性的乡村规划提供科学依据.     

新型高效智能便携式梨果采摘装置的研制

研究和制作一款基于自由变化高低分离及高清视觉定位捕捉的悬挂果高效采摘装置,适用于果树密集、全地形便携高效的采摘工作。主要包括悬挂果采摘机械特性研究、新型百变自由伸缩分离的悬挂果采摘臂的数学分析和机构制作、视觉定位机构、悬挂果定位影像识别技术、剪切机构的研究能通过自由百变伸缩机械臂实现高空和低空的悬挂果的采摘,结合高清影像识别和无线控制技术,能根据果实的大小、颜色、成熟度等属性,选择性采摘并对其进行分类、分级,实现果实的高效采摘,同时不损伤果树,实验表明能大大降低人工劳动强度。     

基于DSP和单片机的实时变量喷药系统设计

为防治玉米农田杂草危害,设计了一种基于DSP识别和单片机控制的杂草实时变量喷药系统。数字信号处理器(DSP)实时数据处理能力强,单片机控制能力强。DSP作为喷药系统上位机图像处理模块的CPU,对田间玉米杂草图像实时采集、处理,分离出杂草,生成杂草位置信息表,发送给作为系统下位机控制模块CPU的单片机;单片机通过电磁阀控制6个喷头的开闭实现精准变量喷药。田间试验表明:系统在室外田间复杂情况下可以满足实时精准喷药要求,在作业机械速度为4km/h时,喷药精确度可以达到91.4%。     

基于BP神经网络对薇甘菊预处理方法的选取

以入侵植物薇甘菊高光谱图像为研究对象,基于4种预处理方法对薇甘菊高光谱图像进行降低噪声处理,分别研究了基于主成分分析的特征提取方法和基于BP神经网络的分类模型,筛选出薇甘菊高光谱识别的最优预处理方法,以实现薇甘菊的快速准确识别。结果显示,预处理方法为一阶、二阶微分的识别率分别为81.2%和76.92%;标准正态变量变换(SNV)和一阶微分+SG平滑的识别率分别为89.74%和87.18%。多次试验得到基于SNV预处理方法的识别率最稳定,即得到最优预处理方法为SNV。     

智能甘蔗预切种工作站结构设计与切种精度分析

为提升甘蔗预切种种植的机械化程度,提高甘蔗预切种效率,降低蔗芽损失率,减少人工劳动强度,自主设计开发集甘蔗输送、蔗节智能识别、多刀协同切种等流程于一体的智能甘蔗预切种工作站,实现甘蔗自动协同切种工作。介绍智能甘蔗预切种工作站的输送系统、蔗节识别以及多刀数控协同切种等关键部件的结构设计及工作原理,重点对输送速度和黑箱照度对识别精度的影响,以及多刀切割工作台的定位精度等进行综合的分析。对拍照黑箱的识别精度试验研究表明,甘蔗横向传送速度和光照平均照度对蔗节识别精度具有显著影响,当甘蔗传送速度为0.1 m/s,光照平均照度为430.7 Lux时,识别精度较好,蔗节识别误差小于1.7 mm。通过对切种平台的定位精度试验分析,试验表明:6个移动切种工作台的横向直线移动运动的定位精度误差小于1.5 mm,重复定位误差为±0.2 mm;切种精度的综合误差小于3.4 mm,蔗节的相对综合误差小于5.67%,达到设计的预期目标,实现甘蔗智能横向多刀切种的功能。     

基于部首嵌入和注意力机制的病虫害命名实体识别

为了解决农业病虫害命名实体识别过程中存在的内在语义信息缺失、局部上下文特征易被忽略和捕获长距离依赖能力不足等问题，以农业病虫害文本为研究对象，提出一种基于部首嵌入和注意力机制的农业病虫害命名实体识别模型(Chinese agricultural diseases and pests named entity recognition with joint radical embedding and self attention, RS-ADP)。首先，该模型将部首嵌入集成到字符嵌入中作为输入，用以丰富语义信息。其中，针对部首嵌入设计了3种特征提取策略，即卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)、双向长短时记忆网络(Bidirectional long short term memory network, BiLSTM) 和CNN-BiLSTM；其次，采用多层不同窗口尺寸的CNNs层提取不同尺度的局部上下文信息；然后，在BiLSTM提取全局序列特征的基础上，采用自注意力机制进一步增强模型提取更长距离依赖的能力；最后，采用条件随机场(Conditional random field, CRF)联合识别实体边界和划分实体类别。在包含11个类别和24715条标注样本的农业病虫害自制语料上进行了实验。结果表明，本文模型RS-ADP在该数据集上精确率、召回率和F1值分别为94.16%、94.47%和94.32%；在具体实体类别上，RS-ADP在作物、病害、虫害等易识别实体上F1值高达95.81%、97.76%和97.23%。同时，RS-ADP在草害、病原等难以识别实体上F1值仍保持86%以上。实验结果表明，本文所提模型能够有效识别农业病虫害命名实体，其识别精度优于其他模型，且具有一定的泛化性。     

茄子病害的分类识别及综合防治技术探讨

茄子是我们日常餐桌上比较常见的一类蔬菜。由于市场的需求量相对较大,近年来很多农户在产业结构调整背景之下,将茄子作为主要的蔬菜种植品种,获得了较好的经济效益。茄子属于能够持续采收的蔬菜,但在长时间生长发育过程中,也很容易受到多种病虫害的威胁。对于大棚蔬菜来说,病虫害的防治效果在一定程度上决定了最终的采收效益。茄子生育周期相对较长,在整个发育阶段会受到多种病害的威胁,所以就要求种植人员认真掌握茄子常见病害的流行特征,发病现状,针对常见病害的发生流行特点,及时采取措施进行综合性的防控,保证茄子的品质,增加种植户的经济效益。