基于RAdam卷积神经网络的水稻生育期图像识别

为了解决现阶段水稻发育期信息的获取主要依靠人工观测的效率低、主观性强等问题,该研究提出一种基于Rectified Adam(RAdam)优化器的ResNet50卷积神经网络图像识别方法,开展水稻关键生育期的自动识别.连续2 a对12块试验田的水稻物候特征进行持续自动拍摄,对采集的水稻图像进行预处理,得到水稻各发育期分类...     

华北平原夏玉米主要生育期对气候变化的响应

利用1981-2009年华北平原夏玉米生育期和气象观测资料,采用线性回归方法分析华北平原各地区夏玉米主要生育期对气候变化的响应规律。结果表明：（1）1981-2009年华北平原夏玉米生育期内最低气温和平均气温均呈显著升高趋势（P<0.05）,升温趋势随纬度递减。日照时数呈极显著下降趋势（P<0.01）。降水量变化趋势不显著;（2）京津冀地区和山东省夏玉米主要生育期有显著（P<0.05）延迟的响应趋势,而河南省夏玉米主要生育期则显著（P<0.05）提前;（3）华北平原夏玉米全生育期天数呈极显著增加（2.72d·10a-1,P<0.01）的响应趋势,京津冀地区生育期天数增加最快,为3.36d·10a-1;（4）夏玉米全生育期天数与同期平均气温在大部区域呈负相关关系,回归系数在-7.16～3.17;生殖生长期天数与同期平均气温在大部区域呈负相关关系,回归系数在-3.56～1.87。生育期内平均气温每上升1℃,全生育期和生殖生长期天数分别平均缩短2.71d和1.07d。因此,在应对气候变化时,华北平原夏玉米不同区域的响应方式存在显著差异,应根据各区域的响应特征安排适宜的播种期并选用合适的品种类型。     

不同生育期积水对夏玉米生长和产量的影响试验

通过对拔节期和抽雄期田间不同积水深度和积水时间的试验,模拟研究夏玉米对不同洪涝灾害程度的耐受力和洪涝灾害对产量构成因素及最终产量的影响。结果表明：积水对夏玉米密度、绿叶数、果穗长、果穗粗和实产的影响较明显,而对发育期出现早晚和百粒重的影响不明显。拔节期积水5d以上,抽雄期积水7d以上,夏玉米基本绝收。玉米苗越小,耐洪涝的能力越弱。     

基于颜色特征的棉田绿色杂草图像识别方法

为实现棉田精确喷洒除草剂的自动化作业,该文基于颜色特征开展棉田中绿色杂草与棉苗的自动识别研究。利用苗期棉花茎秆呈暗红色的特点,首先使用Otsu法对所获图像的超红特征灰度图像和超绿特征灰度图像进行动态阈值分割,分别获取棉苗茎秆和绿色植物的二值图像。然后从棉苗茎秆二值图像中提取棉苗茎秆坐标,将棉苗茎秆与绿色植物二值图像进行位置信息融合,确定绿色植物二值图像中的棉苗区域,从而识别出各个绿色杂草区域并确定其区域质心和面积。通过15幅棉田绿色杂草图像进行试验表明,在棉苗茎秆不被叶片遮挡以及棉苗和杂草间不出现重叠的情况下,绿色杂草可以完全识别,棉苗的识别率可达到74%以上。     

玉米生育期的海拔效应研究

为使高海拔地区的玉米生产布局和品种类型利用更加合理,采用作物生态学的田间试验方法,于2006～2007年间,在甘肃省和云南省各设5个试验点,研究了北、南异地不同玉米品种在不同海拔高度的生态效应.结果表明,在播期大体相同的条件下,玉米拔节期、抽雄期、成熟期随海拔的升高而相应延迟,即播种～拔节、拔节～抽雄、抽雄～成熟的"三段生长"时间相应延长.反映生育期长短的出苗～成熟天数与海拔之间呈0.01水平的正相关.本试验条件下,海拔每升降100 m,参试玉米品种的生育期延长或缩短4～5 d,株高和穗上叶数呈随海拔升高而降低趋势.     

基于水分盈亏指数的四川省玉米生育期干旱时空变化特征分析

四川省地形地貌复杂多样,常年多旱灾,玉米是该省主要粮食作物之一,在粮食生产中占有重要地位,但干旱一直是制约四川省玉米生长发育和产量形成的重要因素,常年春、夏、伏旱频发重发,造成玉米年际间产量不稳定。评估四川省玉米生育期干旱状况,分析其时空变化特征,可为相关部门制定农业生产计划、防灾减灾措施以及保险部门确定保费率提供科学依据。本文利用四川省144个玉米种植区气象台站1970—2010年逐日气象数据,以水分盈亏指数作为干旱指标,分析四川省6大玉米种植区域(盆南丘陵区、盆中浅丘区、盆西平丘区、盆周边缘山地区、盆东平行岭谷区和川西南山地区)玉米生育期内干旱频率的时空变化特征及干旱发生风险度的空间分布。结果表明:从时间变化看,各区域干旱频率变化趋势不同,但大部区域从20世纪90年代后期开始明显增加,其中拔节—乳熟期干旱站均次数变化趋势除盆东平行岭谷区随年代呈下降趋势,其余各区都呈上升趋势,乳熟—成熟期干旱站均次数变化趋势盆南丘陵区、盆西平丘区及盆周边缘山地区呈明显上升趋势;从空间分布看,盆南丘陵区轻旱发生次数最高,盆中浅丘区中旱发生次数最高,盆西平丘区及盆东平行岭谷区发生干旱次数相对较低;干旱发生风险度空间分布为:全生育期干旱风险重度区主要集中在盆中浅丘区、盆东平行岭谷区大部及盆南丘陵区部分区域,拔节—乳熟期重度风险区主要集中在盆地北部及盆中浅丘区大部,乳熟—成熟期重度干旱区域分布在盆北、盆东南及盆中浅丘区部分区域。     

不同氮磷施肥量对玉米生育期土壤微生物量的影响

通过田间小区试验研究了不同N、P施肥量对玉米生育期土壤微生物量C、N、P的影响。结果表明,不同N、P施肥量对微生物量C无明显影响;施N肥量高（225kg/hm^2）量降低微生物量N;当施P肥达225kg/hm^2时则对微生物量P产生明显的抑制作用。     

山西省春玉米生育期干旱特征分析

应用山西省15个气象站点1981-2011年春玉米生育期内逐日气温、降水量资料分别计算不同生育期的相对湿润度指数、降水与作物需水的耦合度,以相对湿润度指数（M）作为春玉米干旱等级评价指标,分析近31a山西省春玉米不同生育期干旱变化特征。结果表明：（1）近31a来,山西春玉米各生育期中,以出苗-拔节期干旱发生频率最高,达86.95%,干旱发生等级以中等以上为主,降水与作物需水的耦合度最小,仅0.41,该生育期缺水最严重;播种-出苗期干旱发生频率达82.47%,干旱发生等级以中等以上为主,北部和中部地区降水与作物需水耦合度分别为0.45和0.41,南部地区降水能满足玉米需水要求;拔节-抽雄期降水与作物需水耦合度为0.69,干旱发生频率为51.51%,干旱发生等级以轻旱为主;抽雄-乳熟期和乳熟-成熟期干旱发生频率较低,为32.58%～43.33%,以轻旱为主,降水与作物需水耦合度在0.95以上,降水基本能满足春玉米的需水要求。(2)从北部至南部,山西春玉米各生育期干旱发生频率基本呈递减趋势,降水与春玉米需水耦合度呈递增趋势。全省播种-出苗期中等以上干旱占各级干旱发生频率的比重均为最高,北部、中部和南部地区分别达86.73%、79.43%和72.88%。     

免耕夏玉米施肥方式初探

试验分析了５种免耕播种夏玉米施肥方式对植株体内叶绿素含量、植株形态构成,产量及其形成相关因素的影响。结果表明,不等距间施肥方式效果最好,吉绿素含这３．９４ｍｇ／ｇ,不同时期叶面积均最高,有利于全苗垃苗,增强抗旱能力６,夏玉米产量最高达７６４６４．３ｋｇ／ｈｍ＾２,增产幅度为３５．２３％。     

气候变化背景下华北平原夏玉米各生育期水热时空变化特征

气候变化背景下,华北平原气候资源也发生了相应变化。研究作物生长季各生育期的水热时空变化特征,对适应气候变化技术与政策的制定有重要意义。本文基于华北平原49个气象站点的逐日气象数据和27个农业气象试验站的物候期数据,分析了1961—2010年在夏玉米营养生长期、并进期、生殖生长期和全生育期的生长度日(GDD)、高温度日(HDD)、降水量及气候倾向率的时空分布。结果显示,华北平原夏玉米各生育期GDD、HDD均呈东北-西南走向的递增趋势,降水量呈东南-西北递减趋势。华北平原夏玉米在全生育期GDD倾向率、HDD倾向率、降水量倾向率分别为8.14℃·d·10a-1、-2.45℃·d·10a-1、-10.75 mm·10a-1。华北北部GDD在营养生长期呈递减趋势,在并进期、生殖生长期以及全生育期呈递增趋势,而华北南部GDD变化趋势与之相反;HDD在各生育期均呈现北部递增,南部递减趋势。降水量在各生育期均表现为北部降低,南部增加趋势。因此,河北省北部、北京市和天津市等华北北部地区夏玉米生产高温风险与干旱风险呈增加趋势,而河南省大部、山东省南部等华北南部地区高温风险与干旱风险呈降低趋势。     

自动引导车辆系统的研究(二)——有线图象识别式自动引导车辆系统设计

介绍一种基于对地面设置的条状标识符进行图象分析以实现路径引导及其它运动状态控制的自动引导车辆系统(AGVS)设计。由于采用了特殊形式的图象处理方法,使所设计的AGVS具有满足实际应用所需要的动态响应能力。系统采用的是低成本普通CCD系统与微机,适应我国当前国情,为短期内应用图象识别视觉引导式AGVS提供一种可行途径。     

基于无人机图像参数对滴灌条件下玉米氮素营养的动态诊断

于2018和2019年在宁夏平吉堡农场进行滴灌水肥一体化氮肥梯度试验,以天赐19为试验材料,设6个氮素水平,即 0 （N0）、90（N1）、180（N2）、270（N3）、360（N4）和450（N5）kg·hm⁻²,在玉米拔节期（V6）、小喇叭口期（V10）、大喇叭口期（V12）、吐丝期（R1）和乳熟期（R3）利用无人机搭载数码相机获取玉米冠层图像,利用Matlab编写代码开发的数字图像识别系统提取玉米冠层图像红光值R、绿光值G、蓝光值B,研究基于此计算的10个冠层图像参数指标与氮素营养指标间的相关性,筛选出稳定性好且敏感度高的图像色彩参数,构建玉米氮素营养诊断指标与图像参数间关系模型并进行验证,以探究利用无人机图像进行宁夏引黄灌区滴灌玉米拔节-乳熟期氮素营养动态估测的可行性。结果表明：冠层图像参数指标绿光与红光比值(G/R)、绿光标准化值（NGI）、红绿蓝植被指数(RGBVI)与植株氮含量和叶片氮含量相关性高且变异系数小,可作为氮素营养诊断的潜在最佳色彩参数;将最佳色彩参数与植株氮含量和叶片氮含量分别进行回归模型构建,幂函数模型可以更好地预估玉米氮素营养状况;利用2019年相同氮素试验进行模型验证,发现NGI与植株氮浓度和叶片氮浓度实测值与估测值的R2分别为0.738和0.689,检验指标RMSE为2.594和3.014,nRMSE为13.125%和13.347%,预测精度和准确性高于G/R和RGBVI。故选择NGI作为滴灌玉米拔节−乳熟期氮素营养动态诊断的最优参数,参数NGI与植株氮浓度的关系模型（N_P=4.967×106NGI^14.26）R²为0.707,与叶片氮浓度的关系模型（N_L=1.707×106NGI^12.88）R²为0.654。说明应用无人机图像技术可以较好地对宁夏引黄灌区玉米拔节−乳熟期氮素营养状况进行动态估测,构建的氮素营养诊断模型可为宁夏引黄灌区滴灌玉米氮肥精准配施提供理论依据。     

一种基于图像轮廓线的稻种模糊模式识别方法

该文对二值图像轮廓线的提取,提出了一种简捷的算法。在对稻种轮廓线大量试验分析的基础上,确定了以轮廓线中心到轮廓线距离最大的线段为参考,12个方向上的线段长度和轮廓线长度组成特征向量。对模糊模式识别中的欧几里德距离算法提出了两种改进方法,并根据最大隶属度原则,实现稻种的模糊模式识别。试验结果表明:改进后的算法对浙852、Z94-35、广陆矮4号三类种粒的正确识别率分别达到79.89%,89.63%和93.27%。该方法同样适用于果品、机械工件等对象的模糊模式识别。同时该特征参数的确定方法中已经考虑了对象放置方向和放置面的随意性,并将对象按统一方向和统一面识别,因此该方法还可以进一步发展为对象旋转方位角的测定和对象中任意预定义的几何参数的光学测量     

利用水分盈亏指数评估四川盆地玉米生育期干旱状况

干旱一直是制约四川盆地玉米生长发育和产量形成的主要因素。为评估四川盆地玉米生育期干旱状况,并为相关部门制定相应的防灾减灾措施提供科学依据,通过综合考虑降水量、同期作物需水量,利用基于水分亏缺原理的玉米干旱监测模型,对比分析典型年份干旱指数与相应干旱资料,确定了四川盆地玉米干旱等级指标,利用ArcGIS分析了近50a四川盆地玉米不同生育期、不同强度干旱发生频率的时空分布特征。结果表明：从不同生长阶段看,四川盆地玉米生育期干旱频率较高的时段主要为拔节-乳熟阶段,且发生面积最广。按空间分布特征把盆地划分为3大干旱区,其中大巴山以南、涪江及沱江流域在玉米全生育阶段出现干旱的频率最高,普遍都在50%以上。     

基于物候期的霜冻灾害林果减产风险评估：以河北省为例

基于河北省气象站点1974-2015年气温数据,计算每年1月以来各地的积温,从而确定每年3个易受霜冻灾害影响的苹果和杏的物候期即初蕾期、花期、幼果期的起始和结束时间;再基于Gumbel分布计算不同重现期下三个物候期的日最低气温,即霜冻灾害的危险强度;结合由相关文献构建的三个物候期的脆弱性曲线即日最低温度所对应的减产率,评估霜冻灾害减产风险。以百年一遇重现期为例,河北省北部地区的苹果和杏在幼果期和花期更容易遭受霜冻的影响,张家口市各个物候期受影响最大,平均减产率高达47.44%,花期风险最高,减产59.79%;承德市苹果和杏的花期,减产率达51.42%;而南部地区的邢台市相对特殊,初蕾期减产率最高,达37.91%,根据评估结果,可以针对性地加强这些地区各个物候期的霜冻灾害监测预警,适当调整种植结构,加快研制新型环保的林果抗低温防护技术。     

Boron Deficiency Precisely Identified on Growth Stage V4 of Maize Crop Using Texture Image Analysis

The aim of this study was to evaluate the diagnostic imaging approach to identify the deficiency of boron in leaves of maize. The experiment was conducted in a greenhouse under a hydroponic system. The treatments were four levels of boron (B) in solution nutrition (zero, 0.12, 0.24 and 0.60 mg L^?1), combined at V4, V7, and R1 growing stages. Plant parts sampled included index leaf and new leaf to chemical analysis and texture image analysis. Our proposal was to apply these texture analysis and pattern classification schemes to identify the levels of B. Texture methods achieved 98% of accuracy in differentiating between leaves properly fertilized with B, from leaves with deficiency, in V4. In all tests, with index leaf success rate was higher than 80%, and around 90% for the new leaf. The image analysis by texture techniques applied on maize leaves are able to identify boron deficiencies in younger plants.     

基于K-means聚类和图像分割的紫色土发生层边界识别

土壤学始于对土壤剖面及其形态特征的观察,剖面发生层的划分与发生层边界特征的描述是土壤调查的基础。实地划分发生层需要丰富的土壤学实践经验,存在主观和缺乏统一划分标准的问题。以紫色土剖面图像为研究对象,采用K-means聚类和图像分割技术,结合图像的颜色特征（CIE Lab色彩空间）和纹理特征（Entropy）识别紫色土剖面发生层边界,并与实地划分的结果进行比较。结果表明：（1）CIE Lab色彩空间的a、b通道和Entropy纹理特征,可以划分出供试剖面的主要发生层（A、B、C）和基岩（R）;（2）聚类识别的发生层数量和发生层深度与实地识别的结果基本一致;除Z2剖面的C层和Z6剖面的Ap层聚类识别与实地识别的发生层下边界深度相差较大（分别为13 cm和8 cm）外,其余发生层下边界深度相差均在3 cm以内;（3）聚类识别的发生层边界形状更为不规则,明显度更为模糊。K-means聚类和图像分割技术实现了紫色土剖面发生层边界的客观识别,可为土壤剖面智能辨识系统的开发提供科学参考。     

不同缓/控释氮肥在玉米苗期的养分释放与转化研究

采用盆栽试验,模拟田间生态环境,研究施用不同缓/控释氮素肥料在玉米苗期的土壤尿素态氮、硝态氮、铵态氮及矿质态氮数量。研究表明,施用醋酸酯淀粉包膜脲酶抑制剂NBPT涂层大颗粒尿素肥料的尿素态氮含量最高,为21.29 mg kg-1土;硝化抑制剂DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素、醋酸酯淀粉包膜DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素的铵态氮含量最高,分别达到60.22 mg kg-1土和59.93 mg kg-1土,硝态氮含量最低,分别为29.82 mg kg-1土、27.97 mg kg-1土,相互间差异不显著;醋酸酯淀粉包膜大颗粒尿素的硝态氮和矿质态氮含量都最高,分别为102.08 mg kg-1土和135.25mg kg-1土,铵态氮、尿素态氮含量最低,分别为33.16 mg kg-1和3.42 mg kg-1土,相互间无显著差异;DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素、丙烯酸树脂包膜NBPT涂层大颗粒尿素、醋酸酯淀粉包膜DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素和丙烯酸树脂包膜DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素在玉米苗期的土壤矿质态氮含量最少,相互间无显著差异,分别为89.75 mg kg-1土、93.70 mg kg-1土、88.19 mg kg-1土和86.22 mg kg-1土,说明它们在玉米苗期氮素养分释放量最少,包膜和抑制剂的作用效应较好。     

基于图像识别的边坡表面位移检测方法研究

针对边坡表面状态发生的变化检测,提出了一种新的智能检测方法。人工设置两类标识体,一类为定位标识,一类为观测标识。用图像识别方法对标识体的质心进行提取和计算,通过一定的判别准则来判断边坡的表面位移状况。具体处理方法为先将图像转换到HIS空间,根据设定的颜色提取感兴趣区域。进行图像边缘二值化处理,计算出感兴趣区域的中心坐标值。实验证明,该方法具有鲁棒性好、检测准确率高等特点。     

大型高速岩质滑坡启程活动阶段孔隙流体压力效应

大型高速岩质滑坡在启程活动阶段由于高速摩擦产生高温 ,使滑带水突然汽化 ,产生巨大的水汽压力 ,并且可能产生水汽垫层。这气垫支持着滑体并产生润滑作用 ,使作用在滑动面上的有效法向压力显著降低 ,因抗滑力随法向压力的降低而减少 ,滑体可获得一巨大速度。以云南头寨大型高速岩质滑坡为原型通过计算证实了孔隙水汽化的可能性 ,并进一步计算了孔隙水汽化压力的大小