基于支持向量机的苹果叶部病害识别方法研究

为提高苹果叶部病害自动识别水平并实现快速有效地识别苹果叶部病害,本研究首先采用小波滤波算法对采集的苹果叶部锈病、斑点落叶病的图像进行去噪平滑,然后利用病斑颜色差异和边界跟踪算法对病斑进行分离,最后提取病斑颜色、形状和纹理等方面的特征,采用支持向量机(SVM)技术对病害进行自动识别。试验表明,该方法对苹果叶锈病和斑点落叶病样本进行处理识别的正确率较高,能够满足实际需求。该结果对苹果叶部病害的自动快速诊断和防治具有一定的指导意义。     

基于颜色特征和差直方图的苹果叶部病害识别方法

识别苹果病害是一个重要的研究课题,该研究成果对大面积苹果病害监测具有重要意义。针对苹果常见的3种叶部病害,提出一种基于颜色特征和差直方图的苹果叶部病害识别方法。首先采用改进的mean-shift图像分割算法分割病害叶片图像的病斑,然后计算病斑的颜色特征和差直方图作为病害的分类特征。该特征不仅反映病斑图像的灰度统计信息,还反映病斑图像的空间特征和灰度的渐变度,而且对病斑图像的光照、平移、旋转具有不变性。最后利用支持向量机识别病害类型。在3种常见苹果叶部病害叶片图像数据库上的试验结果表明,该方法能够有效识别苹果常见的叶部病害,平均识别率高达96%以上。该方法为苹果病害的智能诊断系统提供了技术支撑。     

基于特征融合与局部判别映射的苹果叶部病害识别方法

针对利用植物病害叶片图像特征识别病害类别的复杂性,提出一种基于特征融合与局部判别映射的植物叶部病害识别方法。首先,在中心对称局部二值模式(CS-LBP)的基础上,设计了一种自适应中心对称局部二值模式(ACS-LBP),由此分割病害叶片的病斑图像;然后提取并融合病斑图像的纹理、形状和颜色特征;再利用局部判别映射算法对融合特征进行维数约简;最后利用支持向量机进行病害类别分类。在3种常见苹果病害叶片图像数据库上进行病害识别验证试验,结果表明,该方法能够有效识别苹果叶部病害,平均识别率高达96%以上。     

基于支持向量机的小麦条锈病和叶锈病图像识别

为了解决生产中小麦条锈病和叶锈病症状难以区分的问题,提高识别率和精度,提出了一种基于支持向量机和多特征参数的小麦条锈病和叶锈病图像分类识别方法。利用图像裁剪方法获取典型症状的子图像,采用中值滤波算法对图像进行去噪,利用K_means硬聚类算法实现病斑分割,提取病斑区域的形状、颜色和纹理特征空间的50个特征参数,设计支持向量机分类器进行分类识别。根据优选的26个特征参数,利用以径向基函数作为核函数的支持向量机对这2种小麦锈病图像进行识别。结果表明:训练样本识别率均为96.67%,测试样本识别率均为100%;与其他核函数相比,径向基核函数最适合于这2种小麦锈病的识别。所提出的基于支持向量机的方法可有效地进行小麦条锈病和叶锈病的图像识别。     

基于纹理特征和支持向量机的玉米病害的识别

针对玉米病害叶片彩色纹理图像的特点，提出一种将支持向量机和色度矩分析应用于玉米病害识别的方法。首先利用色度矩提取玉米病害叶片纹理图像的特征向量，然后将支持向量机分类方法应用于病害的识别。玉米病害纹理图像识别实验结果表明：支持向量机分类方法对于病害分类训练样本较少时，具有良好的分类能力和泛化能力，适合于玉米病害的分类。不同分类核函数的相互比较分析表明，径向基核函数最适合于玉米病害的分类识别。     

基于Android的苹果叶部病害识别系统设计

为快速便捷地解决苹果病害识别问题,本研究设计了基于Android的图像识别系统。采用最大类间方差法(Otsu)对病斑图形分割,提取了病斑的颜色特征,纹理特征和形状特征、运用支持向量机(SVM)对病斑进行了分类,并在服务器端建立了苹果叶部病害特征库。手机客户端采集5种苹果病害图像,上传到服务器端进行识别,并将识别结果反馈给客户端,平均正确识别率为85.33%,测试效果良好。     

基于FA-SVM技术的烟草早期病害识别

为准确检测和识别烟草病害,为制定合理的病害防治措施提供科学依据,提出基于萤火虫算法优化支持向量机(FA-SVM)技术的烟草早期病害识别方法。以烟草常见的蛙眼病与赤星病为研究对象,利用可见光拍摄带有2种病害的烟草植物叶片,获取图像样本。利用形态学方法和图像分割技术得到病斑图像。提取病斑的颜色、纹理及形态学等共计32个特征,构建原始特征空间。利用蚁群算法(Ant colony optimization,ACO)对特征空间进行优化,依据适应度值选取最优特征组合,当适应度值达到最高为95.68时,有13个特征被选择。运用萤火虫算法(Firefly algorithm,FA)优化支持向量机(Support vector machine,SVM)的惩罚因子(c)与径向基核函数参数(g),提高分类器性能。当c=94.12、g=2.43时,对不同发育时期的2种病害的识别率达到96%。结果表明,利用FA-SVM技术识别烟草蛙眼病与赤星病2种常见病害是可行的。     

基于显著区域和PHOG的黄瓜病害识别方法研究

快速准确地识别黄瓜病害类型是黄瓜病害防治的前提,针对现有基于病害叶片图像的黄瓜病害识别方法中的病斑分割和特征提取难题,提出一种基于显著区域和方向梯度直方图的黄瓜病害叶片图像分割与识别方法。首先,利用叶片图像的亮度和颜色低阶特征,结合多尺度分析确定原始采用病害叶片图像的显著图;其次,利用K-均值算法分割显著图,得到病斑图像;再提取病斑图像的方向梯度直方图特征;最后利用支持向量机(support vector machine,简称SVM)进行病害识别。在4种常见黄瓜病害叶片图像数据库上进行测试,平均正确识别率大于90%。结果表明,该方法能够准确分割和识别复杂背景下的黄瓜病害叶片图像,为田间开放环境下实现黄瓜病害的快速自动识别提供了依据。     

基于双编码遗传算法的支持向量机作物病害图像识别方法

为了实现作物病害的计算机识别,采用基于双编码遗传特征选择的支持向量机和病害图像多特征参数识别病害的方法,对病害图像增强处理,彩色病斑分割,特征参数提取,构建双编码遗传算法优化特征子集,并赋予权重的一对一投票策略支持向量机来分类识别作物病害进行研究.结果表明:在同等条件下,该方法与没有采用遗传算法的支持向量机相比,特征向量减少了38％,正确率提高了6.29％.     

基于支持向量机的水稻稻瘟病图像分割研究

水稻稻瘟病图像的分割是水稻稻瘟病自动分析与识别的关键环节,其分割效果直接影响后续处理。提出一种基于支持向量机的水稻稻瘟病病害彩色图像分割方法。首先选取叶子正常部分的像素点以及颜色相对复杂的病斑像素点作为负训练样本和正训练样本,提取像素R、G、B彩色分量作为特征向量,对支持向量机进行训练,然后在RGB空间利用训练好的支持向量机对待分割图像的所有像素点进行分类,实现水稻稻瘟病彩色图像的分割。为了获得最佳的分割效果,采用网格搜索法对径向基核函数下的不同核参数分割效果和性能进行比较与分析,确定最佳模型参数。利用此模型进行水稻稻瘟病图像分割实验,获得较好的分割精度,结果优于最大类间方差分割算法。     

基于深度学习和支持向量机的4种苜蓿叶部病害图像识别

为实现苜蓿叶部病害的快速准确诊断和鉴别,基于图像处理技术,对常见的4种苜蓿叶部病害(苜蓿褐斑病、锈病、小光壳叶斑病和尾孢菌叶斑病)的识别方法进行探索。对采集获得的899张苜蓿叶部病害图像,利用人工裁剪方法从每张原始图像中获得1张子图像,然后利用结合K中值聚类算法和线性判别分析的分割方法进行病斑图像分割,得到4种病害的典型病斑图像(每张典型病斑图像中仅含有1个病斑)共1 651张。基于卷积神经网络提取病斑图像特征,建立病害识别支持向量机(Support vector machine,SVM)模型。结果表明:当病斑图像尺寸归一化为32×32像素,利用归一化的特征HSV(即特征H、特征S和特征V归一化后的组合特征)构建的病害识别SVM模型最优,其训练集识别正确率为94.91%,测试集识别正确率为87.48%。本研究基于深度学习和SVM所建立的病害识别模型可用于识别上述4种苜蓿叶部病害。     

基于计算机视觉的水稻叶部病害识别研究

【目的】文章重点分析了病健交界特征参数、病害识别流程对提高病害识别准确率的影响。实现水稻叶部15种主要病害的准确识别,尤其是相似病害的判断。【方法】（1）病斑图像获取：水稻叶部病害图像来源包括水稻大田、病害图册和病害数据库,文中选用改进的mean shift图像分割算法提取病叶图像中的病斑并根据相关方程获取病斑特征信息。（2）特征参数的选择与设计：首先选取一至三阶颜色矩和颜色直方图作为病害的颜色特征参数,选取球状性、偏心率和不变矩作为病斑的形状特征参数,选取角二阶矩、对比度和相关作为病斑的纹理特征参数;然后针对相似病斑误报率高的问题提出一种病健交界特征参数,通过病斑内部、边缘和外围颜色上的差异描述该特征,并根据3个区域相互间归一化颜色直方图的欧氏距离计算该项特征参数,该参数可以用于描述病斑与健康部分交界处的特征。（3）病害识别流程的设计：根据病害在颜色、形状、纹理、病健交界4个特征上差异的显著程度设计完成病害识别流程,流程中首先通过颜色特征识别病害,对于通过颜色特征无法识别的病害再通过形态特征识别,倘若形态特征依然无法识别则通过纹理和病健交界特征进行最终识别。（4）病害识别模型的建立：将病害数据分成两部分,一部分用于建立模型,另一部分用于模型的验证;利用LibSVM程序包完成建模,其中svmtrain函数用于建立支持向量机模型,Grid程序用于优化参数,svmpredict函数用于对模型进行验证。【结果】15种水稻叶部病斑可以从复杂的背景中分割出来,并可快速准确的被识别,平均识别准确率为92.67%,平均漏报率为7.00%,最大漏报率和误报率分别为15.00%和25.00%;病健交界特征参数引入后,识别准确率提高了14.00%,平均漏报率降低了7.50%,漏报率最大降幅为20.00%,误报率最大降幅为65.00%;与用所有特征参数直接进行病害识别相比,采用本文提出的识别流程进行病害识别的准确率提高了12.67%,漏报率降低了9.33%,一些病害的漏报率和误报率降幅达30.00%以上;在识别流程各步骤中,颜色特征识别环节的平均准确率为96.71%,漏报率和误报率均未超过10.00%;形态特征识别环节的平均准确率为94.17%,漏报率和误报率均未超过15.00%;纹理和病健交界特征识别环节的平均准确率为91.50%,漏报率和误报率均未超过25.00%。【结论】利用mean shift图像分割算法可以准确分割水稻叶部病斑;基于支持向量机模型的分类方法可以对15种水稻病斑准确分类;论文中提出的病健交界特征参数以及病斑识别流程均提高了病斑的识别准确率;病健交界特征参数对提高一些相似病害的识别精度效果显著;将这些方法相结合可以有效对水稻常见叶部病害进行识别,为水稻病害的田间智能诊断提供技术支撑。     

葡萄2种常见叶部病害的识别与防治

葡萄霜霉病和葡萄轮斑病是葡萄上常见的2种叶部病害,为做好田间识别与防治工作,介绍了这2种病害的病原及其特征、侵染循环及发生规律、危害症状等,重点提出农业防治和化学防治等综合防治措施,为提高葡萄的产量和品质提供了依据。     

基于C－SVM的大米品种识别研究

提出了一种基于支持向量机(C-SVM)区分大米品种的方法。首先对大米图像进行阈值分割、平滑处理等预处理,并根据大米的粒型特点,提取米粒的面积、周长等6个形态特征。利用Orange Canvas数据挖掘软件先对linear和RBF核函数进行核参数选择,并在Opencv 3.0环境下,编程实现K-means、linear和RBF的3种大米品种识别方法,对10组混合大米图像进行品种测试。试验结果表明,支持向量机线性核函数对大米品种识别具有较高的预测稳定性,识别分类准确率约为99%。     

基于近红外光谱的纽荷尔脐橙产地识别研究

【目的】中国柑橘产区分布广、生态类型复杂,不同产地纽荷尔脐橙果实品质和市场效应具有较大差异。研究基于近红外光谱技术的柑橘产地识别技术,利于不同柑橘产地果品的识别和鉴伪。【方法】从中国南方17个纽荷尔脐橙主要产地选择代表性成年果园,分别采摘成熟鲜果样品100个。利用SupNIR-1500近红外分析仪采集脐橙果实赤道部、肩部表面以及果汁滤液的近红外反射光谱,光谱波长范围为1 000-2 499 nm。采用主成分分析法对原始光谱数据进行预处理,提取近红外光谱的特征信息以降低数据集维度以及噪声。研究人工神经网络理论,构建由一个输入层、一个具有非线性激励函数的隐藏层和一个输出层组成的典型的3层人工神经网络识别模型。研究由径向基函数作为核函数、以光谱主成分作为输入的支持向量机模型,构建由126个分类器组成的一对一扩展支持向量机模型。研究遗传算法优异的自然选择特性,利用遗传算法从光谱主成分中选择出最优的特征基因子集作为支持向量机的输入,构建遗传算法-支持向量机模型。利用3种模型分别对果汁滤液的近红外反射光谱数据进行分类,从而实现产地识别测试,并根据产地识别精度筛选出最优的产地识别模型。进一步对比该最优识别模型对果实赤道部、肩部反射光谱数据的识别精度,从而确定识别精度最高的光谱数据采集源。【结果】利用所建立的3层人工神经网络模型对纽荷尔脐橙果汁滤液的近红外光谱进行产地识别测试,确定当输入神经元数量为11、隐藏神经元数量为13时,模型对果实产地识别的最佳精度达81.45%。采用一对一扩展方式建立支持向量机产地识别模型,研究确定采用径向基函数作为核函数,当主成分数量为20时,脐橙产地识别精度最高可达86.98%。测试利用遗传算法-支持向量机混合模型进行脐橙产地分类识别,确定当种群数量为200、遗传代数为100、交叉概率0.7、突变概率0.01时,遗传算法选择出最优的基因子集进行产地识别,遗传算法-支持向量机模型的产地识别精度最高可达89.72%,优于人工神经网络分类模型和支持向量机分类模型的产地识别精度。进一步利用遗传算法-支持向量机产地识别模型对果实赤道部及肩部的果面反射光谱进行产地识别测试,得到对应的最高识别精度分别为80.00%和69.00%。【结论】遗传算法-支持向量机模型对果汁反射近红外光谱进行产地识别精度最高,优于人工神经网络模型和支持向量机模型。该模型对果实赤道部反射光谱进行分类的精度次于果汁滤液反射光谱但优于果实肩部反射光谱,因此,可利用赤道部的反射光谱实现非破坏性果实产地分类识别。     

基于高光谱成像技术的玉米弯孢叶斑病的早期检测

为实现玉米叶片表面未见明显病症的病害早期检测,提出一种基于高光谱成像技术的玉米弯孢叶斑病早期检测方法。以玉米叶片为研究对象,采用人工接种病菌使玉米感染弯孢叶斑病,在接种后1,2,3,4,5d,每天采集接种病菌叶片30片,正常未接种叶片10片,利用高光谱成像系统获取接种病菌叶片和正常未接种叶片在400～1000nm高光谱图像数据,经过分析接种病菌叶片和正常未接种叶片的原始光谱、原始光谱的一阶导数光谱、平均光谱绝对差值,确定玉米弯孢叶斑病早期检测的特征波段选取区。然后通过显著性检验和相关性分析,将置信区间设为95%,在特征波段选取区确定458.9,481.1,500.8,515.7,525.7, 531.9,534.4,550.7,578.3,604.9,625.2,646.8,677.5,735.3,754.7nm,为玉米弯孢叶斑病早期检测的特征波段。最后,基于选定的特征波段构建玉米弯孢叶斑病支持向量机检测模型。结果表明:利用选取的特征波段作为支持向量机的输入矢量,建立的玉米弯孢叶斑病早期检测模型,通过支持向量机选择的线性核函数、多项式核函数、径向基核函数3种不同的核函数,在接种后的第1d,3种核函数测试集准确率达79%以上,线性核函数在接种第3d,测试集准确率达到88.75%。该研究可以对玉米弯孢叶斑病在未见明显叶斑的早期进行快速、无损检测,为玉米病害的早期检测提供新的思路。     

基于过渡区研究的黄瓜病害识别方法

[目的]针对黄瓜生长过程中常见的霜霉病、白粉病和靶斑病,提出改进的病害识别方法,为黄瓜病害自动识别提供一种技术支持.[方法]将RGB模型的病害图像转换到HSV和YUV颜色空间,通过OTSU筛选,获取阈值分割效果最好的HSV颜色空间的V分量,综合全阈值法和局部动态阈值法对V分量进行分割,获取病斑区和过渡区的分割图像.分别提取病斑区和过渡区的颜色和形状特征,基于支持向量机(Support vector machines,SVM)进行病害识别.[结果]以采集的240幅病害图像为研究样本,当惩罚参数C=32,核函数参数γ=1时,基于病斑区和过渡区在颜色和形状方面的22个特征数据,SVM分类器对霜霉病、白粉病和靶斑病3种病害的识别率分别达83.3%、76.7%和90.0%,对比仅以病斑区的11个特征数据为基础的识别结果,增加过渡区特征数据之后,黄瓜病害识别率有较大提升,分别提高26.6%、13.4%和16.7%(绝对值).[建议]未来研究中应拓展黄瓜病害研究的种类,在进行病害识别时应将病害发展程度及病害的混合性考虑在内.     

基于支持向量机的水稻纹枯病识别研究

[目的]研究支持向量机对纹枯病病害进行自动识别,弥补人工识别的缺陷和不足,提高识别的准确性和效率。[方法]以水稻纹枯病为研究对象,使用基于矢量中值滤波的方法对水稻纹枯病图像进行预处理。利用模糊C均值聚类法,在图像分割阶段进行灰度图像分割;分别从颜色、纹理和形状3个方面提取代表病斑的特征参数。最后用支持向量机识别方法进行水稻纹枯病识别,并与基于BP神经网络的识别方法进行对比。[结果]识别率达到95.00%,要优于BP神经网络的91.88%。[结论]基于支持向量机的水稻纹枯病识别弥补了人工识别的缺陷,也提高了准确性和效率,有广阔的应用前景。     

基于支持向量机的黄瓜叶部病害的识别研究

为了减少黄瓜叶部病害给农业生产者带来的损失,提高病害的识别率和精度,提出一种基于支持向量机的复杂背景下的黄瓜叶部病害的识别方法。采用K-均值聚类算法和LOG算子等理论,并提出一种基于超像素(super pixel)和形状上下文(shape context)的复杂背景下的黄瓜叶片图像分割算法,将黄瓜病害叶片从复杂背景中成功地分离出来;采用分水岭等算法将病斑从黄瓜病害叶片中分割出来;再根据病斑的特点,分别为黄瓜白粉病和霜霉病提取了颜色、形状、纹理3个方面的比较典型的特征参数;分别建立了黄瓜叶片白粉病检测器和黄瓜叶片霜霉病检测器,将黄瓜叶片病害检测器分为2部分,第1部分为病斑检测器,第2部分是根据病斑检测器的结果来进一步判断叶片是否患有某种病害。试验结果表明:对于黄瓜白粉病的识别,采用基于径向基核函数的SVM病斑检测器的结果进行黄瓜叶片白粉病检测的识别率较高(98.33%),说明采用径向基核函数的方法更适合于白粉病病斑检测器的设计;对于黄瓜霜霉病的识别,采用基于线性核函数的SVM病斑检测器的结果进行黄瓜叶片霜霉病检测的识别率较高(95%),说明采用线性核函数的方法更适合于霜霉病病斑检测器的设计。以上提出的基于支持向量机的方法能有效地进行黄瓜白粉病和霜霉病的识别。     

基于轻量化神经网络的葡萄叶部病害检测装置研制

葡萄叶部病害判别对于葡萄病害防治至关重要，如何快速准确判别葡萄叶部病害并采取相应防治措施对于现代葡萄生产管理具有重要指导意义。因此，为了满足果园葡萄叶部病害的快速识别与检测需求，研制了一款葡萄叶部病害快速识别与检测装置。首先，对原SqueezeNet进行改进，利用3×3卷积替换7×7卷积并减少其数量，同时调整Fire模块中1×1与3×3卷积核比例以及Fire模块位置，以达到降低模型内存需求、参数量的目的。然后，利用采集的葡萄病害图像训练改进模型，并与原模型进行对比分析。最后，将改进模型量化后部署在树莓派4B上进行识别与检测试验。试验结果表明，改进后的SqueezeNet模型内存需求、参数量分别由2.46 MB、125万减少为0.52 MB、64万。与原模型相比，改进模型特征提取能力未出现明显下降，其识别准确率可达99.04%,仅比原模型低0.32百分点。对于真实环境下拍摄的葡萄叶片图像，所研制的葡萄叶部病害快速检测装置识别准确率可达95.75%,视频检测速度可达86帧/s。该装置能够满足果园葡萄病害快速识别与检测需求，可为现代果园葡萄病虫害检测与精准施药作业提供技术支持。