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。     

基于G-MRF模型的玉米叶斑病害图像的分割

【目的】图像分割是作物病害自动识别系统实现的难点之一,前人研究大多采用基于阈值或聚类的分割算法,方法简单、易于实现,但分割精度较低。本文引入高斯模型的Markov随机场分割模型(G-MRF),对玉米叶部病斑图像进行分割试验,以期提高分割精度。【方法】在VC6.0下实现了G-MRF分割模型,G-MRF既利用了图像像素的灰度信息,又通过像素类别标记的Gibbs光滑先验概率引入了图像的空间信息,是能较好地分割含有噪声图像的算法。采用该算法对大斑病、小斑病、灰斑病和弯孢菌叶斑病等4种主要玉米叶部病害的图像进行了分割测试,并与基于阈值和基于Gauss模型的分割算法进行比较。【结果】基于G-MRF分割模型的分割,目标区域的一致性和边缘的清晰方面明显好于基于阈值和Gauss模型的分割算法,其平均正确分类率达96.35%,分别较基于阈值和基于Gauss模型的分割算法高出3.75%和4.03%,差异达到显著水平。【结论】基于G-MRF模型的分割算法鲁棒性高,能够有效地将病斑区域从叶片部分离,分割正确分类率达96.35%,可用于玉米叶斑类病害图像的分割。     

基于K-means聚类与果萼形状的‘海沃德’猕猴桃膨大果检测方法

【目的】根据‘海沃德’猕猴桃膨大果和未经膨大剂处理的猕猴桃正常果在果萼形状上的差异,建立一种基于K-means聚类算法的猕猴桃膨大果的图像识别方法。【方法】利用K-means聚类算法对猕猴桃的RGB图像进行聚类,以初步分割出猕猴桃果萼;对RGB图像进行灰度化,并采用最大类间方差法对灰度图像进行阈值分割,基于阈值分割后的二值图像提取猕猴桃的边缘区域;基于K-means聚类分割的结果与猕猴桃边缘区域的二值图像提取果萼的聚类,再利用数学形态学处理精确提取出猕猴桃的果萼。求取果萼区域最小外接矩形的长宽比,并根据长宽比进行猕猴桃正常果与膨大果的判断与识别。【结果】对提取的猕猴桃果萼特征的统计分析表明,当猕猴桃果萼区域最小外接矩形的长宽比值大于1.6时为膨大果,否则为正常果,利用该算法对‘海沃德’猕猴桃膨大果的总体正确识别率为91.5%。【结论】基于K-means聚类分割算法和果萼形状上的差异所提出的猕猴桃膨大果无损、便捷检测方法,为猕猴桃膨大果的工业化在线检测及基于手机平台的猕猴桃膨大果识别软件的开发提供了新思路。     

基于区域亮度自适应校正算法的脐橙表面缺陷检测

【目的】针对类球型水果表面亮度分布不均现象,传统算法难以有效直接分割水果表面缺陷区域问题,提出一种基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法。【方法】选择区域经济价值较高的纽荷尔脐橙为研究对象,对其采集原始可见光RGB图像。试验中发现R-B融合分量图像灰度呈明显双峰分布,故根据直方图信息利用单阈值法(分割阈值T1=60)去除图像背景,获得R-B目标图像;基于本文提出的一种区域亮度自适应校正算法对脐橙表面缺陷进行检测,首先设定目标图像邻域窗口大小为w×w(邻域窗口大小w=13),通过对其窗口大小内较亮像素点的集合提取脐橙表面亮度信息,然后基于此表面亮度信息对去除背景的R-B目标图像进行均一化校正,经亮度校正后的图像发现其表面缺陷区域与正常组织区域灰度对比度大,宜采用单阈值法(分割阈值T=194)直接对亮度校正后的脐橙图像进行表面缺陷分割提取;最后对表面缺陷分割后的二值化图像进行面积滤波以去除杂散点及噪声。【结果】采用双峰法可在有效去除图像背景的同时完好保留目标脐橙表面信息;基于区域亮度自适应校正算法对溃疡病果、蓟马虫果、介壳虫果、虫伤果、黑星病果、风伤果、炭疽病果、裂伤果等8种常见脐橙...     

基于SVM的棉田冠层图像分割方法研究

复杂环境下的棉田冠层图像由于成像环境光照不均、冠层阴影部分与土壤背景对比度低等因素给棉田冠层图像的准确分割带来了困难.在对上述问题进行研究后,提出了一种基于支持向量机(SVM)的图像分割方法.该方法首先以图像目标和背景两类像素的分割特征值构建样本数据集;运用训练好的SVM分类器对棉田冠层图像进行分割处理,最后使用数学形态学滤波方法对分割结果进行优化,获得棉田冠层图像的精确分割结果.实验结果表明,该方法可有效分割出棉田冠层区域,分割误分程度以及分割准确程度均优于常用分割方法.     

人工助迁多异瓢虫和化防2种模式对棉蚜的防效及天敌种群动态影响

【目的】研究释放多异瓢虫(Adonia variegate(Goeze))防治棉田害虫-棉蚜(Aphis gossypii)的生防技术,寻求生物防控棉蚜的方法。【方法】采用棉田天敌多异瓢虫释放、化学防治和不防治3种不同处理措施,研究棉田棉蚜暴发前多异瓢虫对棉蚜的控制效果。【结果】在棉田中释放多异瓢虫后,棉田内的蚜虫数量较CK棉田有显著减少的趋势,在释放多异瓢虫20 d后棉田内蚜虫数量水平接近化学防治棉田;不同防治处理的防效之间有显著性差异,生物防治棉田在处理30 d后防效达到化学棉田相近水平;生防棉田中多异瓢虫各虫态数量高峰期较其他2种处理棉田均出现滞后现象,但各虫态高峰期数量均显著高于其他2种棉田。【结论】生防棉田多异瓢虫数量高峰期持续时间高于化防处理及CK处理,其防效较化防棉田更具稳定性。     

基于PSO和视觉显著性的棉花图像分割算法

针对自然光条件下具有复杂背景的棉花图像,提出了1种新的图像分割方法。首先,利用粒子群优化(PSO)算法进行聚类预处理,去除图像中较暗区域;其次,利用简单线性迭代聚类(SLIC)算法构建超像素,并用1种改进的方法检测每个超像素在图像中的独特性和分布情况权值,利用检测结果逐像素计算显著度获得整幅图像的显著图;最后,利用连通域面积去噪方法得到棉花图像分割结果。结果表明,该方法能有效去除图像的复杂背景,消除强光和阴影影响,准确地将棉花图像从背景中分割出来,效果较理想。     

基于区域亮度自适应校正算法的脐橙表面缺陷检测

【目的】针对类球型水果表面亮度分布不均现象,传统算法难以有效直接分割水果表面缺陷区域问题,提出一种基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法。【方法】选择区域经济价值较高的纽荷尔脐橙为研究对象,对其采集原始可见光RGB图像。试验中发现R-B融合分量图像灰度呈明显双峰分布,故根据直方图信息利用单阈值法(分割阈值T1=60)去除图像背景,获得R-B目标图像;基于本文提出的一种区域亮度自适应校正算法对脐橙表面缺陷进行检测,首先设定目标图像邻域窗口大小为w×w(邻域窗口大小w=13),通过对其窗口大小内较亮像素点的集合提取脐橙表面亮度信息,然后基于此表面亮度信息对去除背景的R-B目标图像进行均一化校正,经亮度校正后的图像发现其表面缺陷区域与正常组织区域灰度对比度大,宜采用单阈值法(分割阈值T=194)直接对亮度校正后的脐橙图像进行表面缺陷分割提取;最后对表面缺陷分割后的二值化图像进行面积滤波以去除杂散点及噪声。【结果】采用双峰法可在有效去除图像背景的同时完好保留目标脐橙表面信息;基于区域亮度自适应校正算法对溃疡病果、蓟马虫果、介壳虫果、虫伤果、黑星病果、风伤果、炭疽病果、裂伤果等8种常见脐橙表面缺陷果,共计356幅样本图像进行亮度校正,采用单阈值法对亮度校正后的图像进行表面缺陷分割,其分割率高,整体缺陷准确识别率达到了95.8%,平均处理每幅图像耗时0.29 s。与直方图均衡化算法、基于Retinex理论算法以及基于照度-反射理论算法得到的亮度校正图像相比,本文算法亮度校正效果最优且算法简单、缺陷识别率高、计算速度快,其运算速度分别减少了0.27、0.14和1.45 s,缺陷识别率提高了2.6%—8.2%。【结论】基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法有效解决了脐橙类水果表面亮度分布不均导致的表面缺陷难分割问题,为脐橙在线精确分级提供了技术支持,也为其他类球型水果表面缺陷快速检测提供了一种新方法。     

基于EXG因子的水稻秧苗图像分割

针对水稻稻田图像中秧苗和背景分割问题,采用基于最大类间方差法(OTSU法)的分割方法,成功地把水稻秧苗像素和背景像素分割开.首先用CCD相机获取水稻插秧机插秧作业后的水稻稻田图像,选择超绿特征因子(EXG因子)将水稻秧苗RGB彩色图像转化为灰度图像,使用OTSU法计算阈值,成功地将灰度图像转变为二值图像.又采用该方法分割了20幅水稻秧苗图像,结果表明,EXG因子可以对水稻秧苗图像有效分割.     

基于HSI颜色模型的杂草与 土壤背景分割方法研究

针对杂草识别中如何将杂草与土壤背景分离问题,提出了利用HSI颜色模型中的H分量分割杂草和土壤背景的方法:该方法首先把RGB彩色空间转换到HSI彩色空间,然后根据色度分量(H)确定阈值将灰度图像转化为二值图像,并在此基础上进行适当腐蚀、膨胀,实现了杂草和土壤背景的准确分割.实验结果表明,该方法的准确率达到90%,验证了该...     

转基因棉花对棉蚜个体生长发育和繁殖能力的影响

【目的】研究转基因抗虫棉及转基因高产优质棉对棉蚜个体生长发育及繁殖能力的影响。【方法】采用离体叶片上组建生命表方法,研究转基因棉对棉蚜个体生长发育及繁殖能力的影响。【结果】转基因抗虫棉和转基因高产优质棉花对棉蚜发育速度、成蚜寿命、4龄若蚜体重、成蚜繁殖力无明显影响。【结论】转基因抗虫棉和转基因高产优质棉花对棉蚜发育速度、成蚜寿命、4龄若蚜体重、成蚜繁殖力无明显影响。转基因棉花对棉蚜生长发育及繁殖力没有不利影响。     

苦豆子条带对棉田捕食性天敌发生的影响

【目的】 研究田埂边苦豆子(Sophora alopecuroides L.)条带对棉田内捕食性天敌发生及其控蚜作用的影响,为棉花生产中田埂合理保留保育天敌的功能性杂草、促进棉田天敌保育与害虫自然控制提供科学依据。【方法】 系统调查田边苦豆子条带及棉田天敌与害虫种群,罩笼评价天敌控害功能。【结果】 苦豆子与棉花上捕食性天敌种类基本相同、群落结构相似,苦豆子条带上各类主要捕食性天敌的数量均显著高于棉田。处理棉田(棉田边有苦豆子条带)中瓢虫、草蛉、蜘蛛密度分别为对照棉田(棉田边无杂草)的1.3、3.4和4.5倍,发生高峰期较对照棉田提前一周左右。6月上旬和8月,处理棉田的捕食性天敌和蚜虫之间的益害比显著高于对照棉田。处理棉田捕食性天敌对棉蚜控害指数显著高于对照棉田。【结论】 苦豆子杂草带对有益天敌具有明显保育作用,能促进棉田捕食性天敌的发生与生物控害。     

棉田棉蚜飞防药剂筛选及农药减量增效药效分析

【目的】筛选高效安全适用于无人机防治棉蚜的药剂和助剂,实现农药减量增效。【方法】采用田间喷雾法测定大疆MG-1P型植保无人机喷洒5种药剂及添加助剂后对棉蚜防效。【结果】药后1 d,200 g/L丁硫克百威EC对棉蚜的防效最高,达85.9%,80%烯啶·吡蚜酮WG防效次之,达75.1%;药后7 d, 22%氟啶虫胺腈SC防效最高,防效为96.2%,70%吡虫啉WG防效次之,为92.4%。施药后1～7 d,药剂减量20%与对照无显著差异,施药后15 d,减量20%与对照存在显著差异,减量10%与对照无显著差异。【结论】供试药剂中22%氟啶虫胺腈悬浮剂和70%吡虫啉水分散颗粒剂对棉蚜防效最佳,且添加助剂后减量10%~20%对棉蚜的防效与常规药量相比二者防效无显著性差异。     

夏季木槿上棉蚜的种群动态及其寄主利用能力

 【目的】阐明南京地区冬寄主木槿上棉蚜种群年生活史的分化。【方法】采用定点、定株、定枝的系统调查及寄主转接建立生命表方法,比较夏季木槿上滞留棉蚜及棉花上棉蚜在主要夏寄主植物上的存活与繁殖能力。【结果】2006年和2007年的整个夏季,棉蚜的冬寄主木槿上均有滞留棉蚜种群存在,并且这些滞留棉蚜均以无翅型为主。木槿上夏季滞留棉蚜不能直接在黄瓜、香瓜、西葫芦、南瓜、四季豆和西红柿等寄主上繁殖后代和建立种群,仅极少部分个体可在棉花和豇豆上发育到成蚜并产仔,但产仔量极低,净增殖率多小于1。但是,滞留棉蚜经棉花寄主饲养多代后,能较好地利用棉花和南瓜寄主,表现出滞留棉蚜仍保持着对一些夏寄主的利用能力。【结论】南京地区冬寄主木槿上的棉蚜种群存在年生活史的多样性,同种群内存在异寄主生活史和同寄主生活史共存的现象;在木槿上营同寄主生活史的棉蚜已经失去或降低了对一些夏寄主的利用能力;棉蚜种群的转寄主生活史特性具有可塑性。     

模拟高温过程对棉蚜存活率的影响

[目的]探索高温如何影响棉蚜 Aphis gossypii Glover种群.[方法]室内研究不同温度(32、34、36、38、40和42℃;高温处理8 h)对棉蚜存活率的影响.[结果]棉蚜存活率随着温度的升高而降低;32、34和36℃对棉蚜存活率的影响没有差异,38℃棉蚜存活率显著降低;40和42℃棉蚜存活率接近零.相同处理时间条件下,棉蚜半数致死温度随着处理时间的延长而降低.[结论]棉蚜半数致死温度平均为38.3℃,为新疆棉蚜的预测与防治提供了依据.     

棉粕对盐碱胁迫下棉花生长及生理特性的影响

【目的】 分析新疆优势资源棉粕对盐碱胁迫下棉花生长及生理特性的影响,研究棉粕对盐碱胁迫下棉花生长及生理特性的差异。【方法】 采用田间小区试验,以棉花品种新陆早60号为材料,采用两因素随机区组试验设计,测定不同盐碱含量条件下配施不同含量棉粕对棉花生长指标和生理特性的影响。【结果】 随着棉粕施用量的增加,棉花的株高、干物质、叶绿素含量均有不同程度增加,而过氧化物酶、丙二醛含量、可溶性糖含量随着盐浓度的增加呈先增加后减少的趋势。【结论】 棉粕对盐碱胁迫下棉花的生理性状影响效果不同,对盐碱胁迫下棉花生理抗盐碱性有着明显的增强作用。     

不同助剂对苦参碱防治棉蚜的增效作用

【目的】测定0.3%苦参碱对棉田蚜虫的防效,研究在苦参碱减量的情况下与8种农药助剂复配的防治效果,筛选最佳用量和助剂种类,为合理选药、科学减药、安全施药提供技术支撑。【方法】2019年在阿拉尔地区选用0.3%苦参碱水剂和8种助剂复配,采用茎叶喷雾法,分别喷施正常用量、减量10%+助剂、减量20%+助剂、减量30%+助剂作为药剂处理,清水作为对照,测定并计算药后1、3、5和7 d的田间防效。【结果】0.3%苦参碱药量为200 mL/667m²对棉蚜的防效在59.08%~81.34%,虫口减退率在59.34%~77.47%,减量10%~30%与助剂复配后对棉蚜的防治效果为37.76%~81.16%,其中添加激健对棉蚜的防效最好,减药20%用量下与正常用量的防效差异不明显。【结论】激健、丝润和丰展等助剂与0.3%苦参碱减量20%配合使用,对棉蚜的防治效果与正常使用剂量相当,增效减量作用明显,优于橙皮精油、青皮桔油等助剂。     

干旱区田间高温与棉蚜种群动态的关系初探

[目的]探索干早区田间高温对夏季棉蚜种群动态的影响.[方法]于2008年夏季在阜康地区调查了高温时节田间棉蚜种群动态及其构成,同时分析了相关的关键气象要素.[结果]新疆北部干早区田间棉蚜存在繁盛期种群崩溃现象,持续多天的高温导致了田间棉蚜种群数量开始急剧下降,在种群数量达到峰值前,高温影响下棉蚜种群已经开始崩溃,表现为种群老龄化,种群迁出趋势增强.[结论]棉蚜种群崩溃开始于种群构成发生变化;高温是棉蚜种群崩溃的关键因子之一.