基于改进Bernsen 二值化算法的 植物病害叶片病斑检测

针对大区域田间复杂背景下植物病害远程识别中的叶片病斑检测难问题,提出一种基于改进Bernsen二值化算法的植物病害远程检测方法。通过物联网采集不同区域的植物叶片图像,根据在RGB和HIS颜色空间中叶片病斑与正常叶片和背景的色调差异的特点,利用改进Bernsen二值化算法分别在图像的R、G、B、H 4个颜色通道上提取病斑,然后进行病斑图像融合,得到病斑图像。采用该方法对多幅物联网视频植物病害叶片图像进行病斑分割。实验结果表明,该算法在复杂背景环境下能够有效分割植物病斑图像,去除大量复杂背景,得到病斑图像。该方法能够为大区域植物病害远程智能监控系统提供技术指导。     

基于分层卷积深度学习系统的植物叶片识别研究

深度学习已成为图像识别领域的研究热点。本文以植物叶片图像识别为研究对象,对单一背景和复杂背景图像分别给出了优化预处理方案;设计了一个8层卷积神经网络深度学习系统分别对Pl@antNet叶片库和自扩展的叶片图库中33 293张简单背景和复杂背景叶片图像进行训练和识别,并与传统基于植物叶片多特征的识别方法进行了比较分析。实验证明:本文提供的CNN+SVM和CNN+Softmax分类器识别方法对单一背景叶片图像识别率高达91.11%和90.90%,识别复杂背景叶片图像的识别率也能高达34.38%,取得了较好的识别效果。利用本文实现的分层卷积深度学习识别系统在数据量大而无法做出更多优化的情况下,叶片图像的识别率更高,尤其是针对复杂背景下的叶片图像,取得了极佳的识别效果。      

基于改进轻量化网络MobileNeXt的苹果叶片病害识别方法

针对真实环境下苹果叶片病害识别背景复杂、识别准确率不高的问题，提出了一种改进轻量化网络MobileNeXt的苹果叶片病害识别方法。首先收集了4类常见苹果叶片病害图像样本，每类由简单背景图像与复杂背景图像混合，通过多种数据增强方式对图像进行处理，以增加样本多样性，提高模型的泛化能力。接着基于轻量化网络MobileNeXt中的sandglass结构，引入协调注意力机制CA分配权重，以区分目标与背景，同时结合Inception模块与Ghost模块，设计了2种SCI(Sandglass-CA-Inception)结构，在参数增加量尽可能小的前提下，扩充网络深度与宽度，增强模型对于背景复杂病害图像的特征学习能力。试验结果表明，改进后的模型相比于MobileNeXt, Top-1准确率提升了1.23百分点，平均精确率提升了1.18百分点，参数量只增加了0.62 M,为真实场景下的苹果叶片病害识别提供了一种有效的解决方案。     

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。     

复杂背景下黄瓜病害叶片的分割方法研究

利用图像处理和模式识别技术进行复杂背景下黄瓜叶部病害的自动识别,需要先把目标叶片从复杂背景中分割出来,才能进行后续的特征提取和病害识别。为实现复杂背景下黄瓜叶片的分割,首先利用K-均值聚类算法去除图片中的非绿色部分,再采用基于laplacian of gaussia(LOG)算子的方法对待分割的叶片进行区域检测,然后进行基于形状上下文(shape context)的模板匹配和分割。为了提高匹配速度,先检测叶片的生长点和叶尖,以确定叶片的位置、尺寸和方向;然后使用基于超像素(superpixel)的最优匹配搜索方法来减少搜索的复杂度。对20幅黄瓜叶部病害图像进行分割测试,并与人工分割法进行对比,结果表明,本文所采用的分割算法能较好地从复杂背景下提取出黄瓜叶部病害图像,分割准确率达94.7%,为后期黄瓜病斑的特征提取等工作奠定了良好的基础。     

基于视频区域动态特征的林火烟雾检测技术研究

【目的】视频监控越来越多地应用到森林火灾烟雾的早期检测中。现有的视频林火烟雾检测方法大多是基于像素提取烟雾特征进行分析检测,烟雾发生早期或烟雾距离摄像头较远时,在视频图像上烟雾仅呈现较小区域,且烟雾的扩散具有无规则性,背景环境复杂多变,导致基于像素的特征不明显,因此使基于像素的烟雾自动化检测难度增大。本文根据可见光视频图像处理原理,提出一种基于局部区域图像动态特征的林火视频烟雾检测方法,以提高林火视频烟雾检测准确度和灵敏度。【方法】以视频图像为研究对象,每秒取一帧生成图像序列,对图像序列进行多层次不同尺度分区;利用图像信噪比原理,计算分区后的连续图像序列的信噪比;根据背景图像信噪比得到自适应阈值,确定待检测图像序列发生亮度变化的图像块,即为疑似烟雾块;提取疑似烟雾块的LBP纹理特征,采用支持向量机区分出烟雾区域。【结果】利用HSV颜色空间的亮度分量,可以有效提取烟雾区域。选择有林火烟雾的视频,对提出的烟雾变化检测方法进行验证,分析结果表明该方法能确定烟雾发生所在的图像块,且能排除部分非烟雾干扰因素。【结论】本文提出了基于局部区域亮度特征和LBP纹理特征的视频林火烟雾检测技术,能准确定位...     

基于Android手机和图像特征识别技术的植物叶片分类系统的研究

通过对植物叶片进行分类,在植物种类鉴别研究中有着重要的意义.在传统的植物叶片分类中,大多都是在PC机上构建叶片分类系统.该研究基于Android操作系统手机平台,构建了结合图像特征识别技术的植物叶片分类系统,设计了系统的主界面及相关操作界面,在VS开发环境下利用OpenCV中图像处理的相关类函数,实现图像处理的过程,最终通过在Android开发环境下调用本地C++代码的方式实现整个系统.     

一种基于集成学习的苹果叶片病害检测方法

由于苹果树叶片病害图像背景复杂、病斑形态多样,苹果树叶片病害的检测一直是一项具有挑战性的任务。传统的苹果树叶片病害检测方法严重依赖于果农经验和特定领域的专家,步骤复杂且低效,并很容易导致病害的误判和漏判。为解决该问题,基于深度学习技术对苹果树叶片病害特征进行自适应学习和提取,提出一种基于集成学习的苹果树叶片病害检测方法。该算法基于不同的模型,在处理不同的数据集上呈现出各自的特性,充分利用了模型间的优势互补,使用非极大值抑制算法将YOLOv5和EfficientDet模型进行集成,进一步提高模型特征提取能力并且增强了模型的检测能力。结果表明,该方法在不增加延迟的情况下,能有效提高3种苹果树叶片病害的检测效果,平均精度可达73.4%,相比于单个YOLOv5和EfficientDet模型分别提高了3.0%、4.8%。集成后的算法具有更好的特征提取能力,可以提取到更多的病害特征信息,并且较好地平衡了模型的识别精度与模型复杂度,可为田间环境下苹果树叶片病害识别提供参考。     

高清视频车辆检测及跟踪系统的设计与实现

针对目前视频车辆检测与跟踪系统存在检测精度低、跟踪稳定性差等问题,设计基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)结构的高清视频车辆检测和跟踪系统。该系统采用高清摄像机为图像采集单元,利用现场可编程门阵列对采集到的IP视频图像进行实时图像解码和图像预处理,高性能DSP做为系统主控单元实现前景提取、车辆检测、识别和跟踪等功能,DSP与FPGA之间的数据交换通过两路高速串行接口连接,以满足运算处理时大批量中间数据的交互;采用基于背景图像差分检测方法进行运动目标的实时检测,通过计算目标物体的紧密度对运动目标进行分类,利用区域特征跟踪法来快速跟踪图像序列中的车辆目标。试验结果表明:与普通视频相比,高清视频条件下对视频图像进行处理,在定位及寻找物体边缘方面具有优势,提高检测精度10%以上,能够实现对运动车辆的实时、准确、快速跟踪。     

棉田复杂背景下棉花叶片分割方法

【目的】解决棉田复杂背景下棉花叶部病害快速识别问题,为提出一种快速提取棉花植株和分割棉花叶片的方法。【方法】通过棉花植株的RGB颜色特征将植株与土壤进行分离,结合形态学处理技术和彩色分割方法,将植株的茎秆去除,保留棉花叶片部分;分别使用广度搜索分割算法、分水岭分割算法和轮廓搜索分割算法,对棉花叶片图像进行分割提取。【结果】基于广度搜索的分割算法将叶片轮廓搜索出来与原图融合分离出叶片,该算法对于图像结构简单的情况分割效果较好,通过对应的drawContours函数将每个轮廓画出,再与原图定位,将叶片的完整信息也轮廓结合,实现叶片的分离。【结论】基于距离变换的分水岭分割算法存在过分割问题,基于广度搜索分割算法与边缘检测结合对于叶片结构清楚图像分割效果显著,与轮廓搜索算法相比,后者的适用性更广,提取的轮廓层次结构也清楚,分割效果最佳。     

聊城市城区大叶黄杨白粉病消长规律及病情相关性分析

[目的]了解大叶黄杨白粉病的消长动态。[方法]于2006年调查聊城市城区大叶黄杨白粉病的发生规律,同时对大叶黄杨叶片正反面病情的相关性进行分析。[结果]大叶黄杨白粉病的发生在聊城市城区有明显的季节性,每年有两个发病高峰,即4月中旬至5月中旬和9月上旬至10月上旬。大叶黄杨叶片正反面的病情指数呈极显著正相关,感病叶片背面的病情随正面病情的加重而加重。防治大叶黄杨白粉病的关键是抓住关键时期,统一行动,综合防治。[结果]该研究为聊城市城区综合防治大叶黄杨白粉病提供了理论依据。     

电导法对11种常绿阔叶树种抗寒性的测定

以6年生11种常绿阔叶树种为试材,通过低温处理,用电导法测定叶片相对电导率。用Logistic曲线拟合求出拐点温度(即半致死温度)(tL50),作为各试材抗寒力评价的参考指标,并将11种常绿阔叶树种的半致死温度(tL50)进行比较。结果表明:11种试材抗寒性顺序依次为:北海道黄杨>大叶黄杨>刺桂>石楠>光叶石楠>爬行卫矛>扶芳藤>日本女贞>红叶石楠>桂花>女贞。     

红锥切根育苗试验研究

通过红锥切根、沾灰育苗试验，分析成苗率、苗高、地径、主根、须根及枝、叶等一系列苗木数量、质量性状的差异。结果表明：切根能使红锥苗木主根变短，侧根部位提高，根系发达，苗木地径和苗高明显增加，生长旺盛。但切根也在一定程度上降低了成苗率。     

百脉根总RNA提取方法的优化

[目的]为百脉根的分子生物学研究提供基础资料。[方法]以百脉根叶片为材料,比较异硫氰酸胍法、SDS-LiCl法及SDS-LiCl改进法提取总RNA的效果并探讨活性炭、抗坏血酸对RNA提取质量的影响。[结果]异硫氰酸胍法所提取的百脉根总RNA降解严重,盐类去除不充分,该方法不适合百脉根总RNA的提取;SDS-LiCl法提取的总RNA有一定程度降解,加入液体抗坏血酸会降低百脉根RNA的提取质量;SDS-LiCl改进法提取的总RNA较为完整,有较高的纯度,在研磨过程中加入固体抗坏血酸能够提高百脉根总RNA的提取质量。活性炭对百脉根总RNA的提取无影响。[结论]研磨时加入固体抗坏血酸的SDS-LiCl改进法能提取出高质量的百脉根总RNA。     

A sensitive SYBR Green RT-qPCR method for grapevine virus E and its application for virus detection in different grapevine sample types

To develop a rapid and high-sensitivity method for detection of grapevine virus E(GVE), a SYBR Green based real-time fluorescence quantitative RT-PCR method(RT-qPCR) was established. This method could be used to detect GVE specifically, and the sensitivity was about 100 times greater than conventional RT-PCR. An excellent linear correlation(R2=0.997) and a high amplification efficiency(E=97.5%) were obtained from the standard curve of this method. Reproducibility tests revealed that the coefficients of variation in the intra-and inter-assay results were 0.31–1.03% and 0.82–2.62%, respectively, indicating a good reproducibility. The RT-qPCR method could be used to detect GVE in a wide range of grapevine sample types. The detection rates of RT-qPCR for nearly all sample types from different positions and seasons were higher than conventional RT-PCR. The detection rates in spring, summer, autumn and winter increased gradually. Samples in autumn and winter were best for detection, and the detection rates of most samples were 80–100%, which were 10 to 40% higher than conventional RT-PCR. In general, old petioles and branches were the best tissues for GVE detection. The detection rates of these samples in each season were all 100%, which were 20 to 40% higher than conventional RT-PCR. The second highest rates were in the old leaf, with detection rates for RT-qPCR of 80–100% in all seasons, which were 20 to 40% higher than conventional RT-PCR. GVE could be difficultly detected in young leaves by conventional RT-PCR, and the detection rates were only 0–50%, while by RT-qPCR the rates could increase to 0–80%. A total of 33 out of 363 samples(belonging to 68 cultivars) from 20 regions in China were detected to be positive by RT-qPCR(9.1%), which was more than twice the rate of the conventional RT-PCR(3.9%).     

两种鮰爱德华菌ELISA快速检测方法的建立与应用

为了对水产动物致病菌鮰爱德华菌进行早期、快速地检测,以鮰爱德华菌单克隆抗体5D11作为检测抗体,分别建立了间接ELISA和竞争ELISA两种快速检测鮰爱德华菌的方法,并用棋盘滴定法进行了条件的优化。结果显示,间接ELISA实验中采用37℃过夜这种包被方法能有效促进酶标板对细菌的吸附作用,单克隆抗体和二抗的最佳稀释倍数分别为1∶80和1∶1 000,病原菌的检测灵敏度为5×106 cells/mL,交叉反应实验证明该方法特异性强,并且可用于对鮰爱德华菌标准菌株及其分离株的快速检测;同时采用棋盘滴定法确定了竞争ELISA实验中包被抗原-抗体最佳工作组合为5×108~1∶80、抗体和竞争抗原比例为3∶7,并制作出了相关系数为0.990 1的标准曲线,该方法特异性强,最低检出限106 cells/mL,可在一定范围内对鮰爱德华菌进行定性和定量检测,弥补了间接ELISA的不足。     

不同光照条件下大叶黄杨叶生理生态特征的研究

[目的]研究不同光照条件下大叶黄杨叶片的生理生态特征。[方法]选择了河北农业大学西校区2块样地的大叶黄杨,通过近2个月的观测,测定样本叶片的长和宽、叶绿素含量等,并对对结果进行统计分析,比较不同光照对大叶黄杨叶片包括叶形态、气孔数量、含水量特征的影响。[结果]光强减弱,气孔数量减小、叶绿素含量增加、含水量增加;阴面大叶黄杨叶片叶绿素含量高于阳面,阳面叶绿素a/b的值高于阴面。[结论]叶片叶绿素含量变化幅度可判断植物对光照强度的敏感程度。     

常绿阔叶树种小果卫矛引种北京的抗寒性比较研究

为了丰富北京冬季植物景观,于2003年从山西省垣曲县引进常绿阔叶树种小果卫矛,并以大叶黄杨、北海道黄杨、胶东卫矛、小叶黄杨和女贞为对照,采用形态观测法与电导法对其进行抗寒力分析测定。结果表明：小果卫矛有较稳定的电导率,其叶片半致死温度高于大叶黄杨、胶东卫矛和女贞,枝条半致死温度高于大叶黄杨和女贞,在北京可露地引种种植;利用电导法测定的抗寒性与越冬形态表现的观察结果一致。     

多效唑对绿篱植物大叶黄杨的矮化效果及经济效益分析

[目的]为绿篱植物大叶黄杨探索节约型的化学修剪新途径。[方法]研究不同浓度多效唑对大叶黄杨的矮化效果和经济效益的影响。[结果]单一大叶黄杨绿篱以浓度为6667mg／kg多效唑、用药量500ml／m^2、喷施3次的处理最佳;使用该技术全年节约成本约4．6元／m^2。[结论]绿篱植物大叶黄杨喷施一定剂量多效唑可以代替人工修剪,经济效益和景观效益显著。     

甘薯羽状斑驳病毒（SPFMV）和甘薯褪绿矮化病毒（SPCSV）荧光定量RT-PCR检测方法的建立

【目的】甘薯病毒病（sweet potato virus disease, SPVD）是甘薯上的毁灭性病害之一,严重时可造成90%以上的产量损失。论文旨在对甘薯SPVD染病植株中甘薯羽状斑驳病毒（Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV）和甘薯褪绿矮化病毒（Sweet potato chlorotic stunt virus, SPCSV）2种病毒的复合侵染情况进行研究,建立SPVD荧光定量RT-PCR快速检测方法,为SPVD的早期预警和流行学研究提供技术手段。【方法】选取重庆地区具有不同SPVD典型症状的甘薯品种（系）叶片作为试验材料,对其进行症状和SPFMV、SPCSV的硝酸纤维素膜酶联免疫吸附（NCM-ELISA）检测;对供试材料叶片中的SPFMV外壳蛋白CP和SPCSV热激蛋白HSP70核苷酸序列进行克隆和序列分析,根据保守核苷酸序列设计荧光定量RT-PCR检测引物。以甘薯泛素（ubiquitin,UBI）和组蛋白（histone,H2B）编码基因为内参对供试样品进行荧光定量RT-PCR检测,与感染SPVD典型症状和NCM-ELISA检测结果进行比较,并对取自不同甘薯品种(系)、相同品种(系)不同单株以及相同植株不同部位叶片检测结果进行比较,筛选可快速、精确、定量检测SPVD的荧光定量RT-PCR检测方法。【结果】症状学诊断表明不同甘薯品种（系）的感病叶片可能表现出不同的典型症状特点,同一品种（系）的不同感病植株感病症状相似但也存在差异。序列分析结果表明供试材料中SPFMV至少存在2个株系类型(RC和EA),SPCSV至少存在1个株系类型（WA）。在15份供试材料中,10份材料由NCM-ELISA和荧光定量RT-PCR均检测到SPFMV和SPCSV的共同感染,且荧光定量RT-PCR检测结果与发病症状和NCM-ELISA检测结果相吻合,其检测结果可准确反映甘薯SPVD染病植株中2种病毒复合侵染情况。荧光定量RT-PCR检测结果还表明,不同品种(系)或相同品种(系)不同单株病叶中SPFMV CP与SPCSV HSP70转录水平存在差异;相同植株顶端幼嫩叶片和中部成熟叶片中SPFMV CP与SPCSV HSP70转录水平也存在差异。染病材料中SPFMV中CP转录水平均相对较高,是SPCSV的HSP70转录水平的3-556倍。4份材料经NCM-ELISA检测只有SPFMV而没有SPCSV感染,而荧光定量RT-PCR还可检测到其中2份材料中SPCSV HSP70转录水平,说明这2份材料中也存在SPFMV和SPCSV的共同感染,表明荧光定量RT-PCR比NCM-ELISA检测结果更灵敏、准确。【结论】 筛选出可利用SPFMV CP与SPCSV HSP70转录水平进行检测的荧光定量RT-PCR检测引物,建立了SPVD荧光定量RT-PCR快速检测方法,为SPVD针对性地监测预警提供了极为有效的方法。在建立甘薯SPVD防御体系时,需综合考虑2种甘薯病毒的共侵染特性和甘薯品种差异,采取针对性的监测和预警机制。