基于堆叠沙漏网络的单分蘖水稻植株骨架提取

针对水稻栽培和遗传育种研究中单分蘖性状高通量无损提取的实际需求,该研究提出了一种基于沙漏网络模型的单分蘖水稻关键点预测和骨架提取方法。首先,对原始图像进行批量裁剪、gamma校正和锐化卷积等预处理,获取单色背景下的水稻单分蘖图像数据集;设计水稻单分蘖各器官关键点数据标注策略,构建监督数据集。然后,构建堆叠沙漏网络架构实现叶片数固定和不固定的水稻关键点检测,引入沙漏结构整合图像的多尺度特征,结合中间监督机制整合不同沙漏模块信息。叶片数一致的情况,模型预测准确率最高可达96.48%;叶片数不一致的情况,预测准确率达到82.09%。最后,根据预测关键点及其对应的语义信息连接形成植株骨架,选取茎秆长、叶片长、穗长、叶片-茎秆夹角和茎节点位置5个表型参数对生成骨架模型的实际意义进行评估,其均方根误差依次为5.82 cm、3.09 cm、1.71 cm、3.22°和2.04 cm,证明了该方法能较好地识别水稻单分蘖关键点,为水稻骨架提取提供了一种新思路,有助于加快水稻育种速度。     

番茄基因组DNA不同微量提取方法的比较及适用性分析

为了探究不同基因组DNA提取方法在生物学试验中适用性问题,采用5种方法提取番茄基因组DNA,并通过琼脂糖凝胶电泳、微量紫外分光光度计、聚合酶链式反应(PCR)比较提取的DNA浓度、质量及适用性。结果显示,碱裂解煮沸法成本低、操作简便,但所提取的DNA浓度最低,质量最差,只适合一般PCR检测试验;SDS冰浴法和改良的CTAB法操作步骤多、程序复杂,提取的DNA浓度和质量好,通用性最强,但所用试剂具有毒性;高盐低pH法和PVP-40法操作简单,提取的DNA浓度和质量较好,具有一定的通用性,且所用试剂无毒,建议一般性的生物学试验可优先考虑这两种方法。     

油菜籽预处理工艺对粕残油率的影响

通过扫描电镜研究了油菜籽原料、高低粕残油率挤压膨化试样及传统螺旋压榨试样的显微组织结构.结果表明:粕残油率低的试样经挤压膨化后细胞壁破坏充分,物料膨化效果好,有利于溶剂油与油脂的迅速充分接触,从而提高油脂浸出速度、降低粕残油率(＜1%);相反,粕残油率高的试样细胞壁没有被充分破坏,传统压榨工艺试样组织结构坚实细密不利于油脂浸出,粕残油率相对较高(＞9%).     

青蒿素最佳提取工艺研究

以干青蒿叶粉末为原料,搅拌速度、溶剂量、温度、时间和原料粒度为考察因素,设计五因素四水平正交试验,研究青蒿素最佳提取条件。结果表明,青蒿素最佳提取条件为搅拌速度800 r/min,溶剂量60 mL(1 g原料),提取温度50℃,提取时间120 min,原料粒度0.25 mm。     

基于中值点Hough变换玉米行检测的导航线提取方法

为解决机器视觉对早期玉米苗带在多环境变量下导航线提取耗时长、准确率低的问题,该研究提出了一种基于中值点Hough变换作物行检测的导航线提取算法。首先,改进了传统的2G-R-B算法,再结合中值滤波、最大类间方差法和形态学操作实现土壤背景与玉米苗带的分割。其次,通过均值法提取玉米苗带特征点,然后采用中值点Hough变换拟合垄间两侧玉米苗列线,最后将检测出的双侧玉米苗列线为导航基准线,利用夹角正切公式提取导航线。试验结果表明：改进的灰度化算法能够正确分割玉米苗带与土壤,处理一幅640×480像素彩色图像平均耗时小于160 ms,基于中值点Hough变换检测玉米苗列再提取导航线的最大误差为0.53°,相比于传统Hough变换时间上平均快62.9 ms,比最小二乘法平均精确度提高了7.12°,在农田早期玉米苗带多环境变量影响因素下导航线提取准确率均达92%以上,具有较强的可靠性和准确性。     

采用K均值聚类和环形结构的狭叶锦鸡儿木质部提取算法

针对木质部交互统计误差大、效率低、重现性差、劳动强度高和传统图像处理算法精度不理想等问题,该文以狭叶锦鸡儿木质部切片图像为研究对象,根据木质部特点提出基于K均值聚类算法和环形结构提取算法相结合,实现木质部准确提取的方法。首先通过动态巴特沃斯同态滤波法对30幅供试图像进行光照不均校正,然后采用K均值聚类法对光照补偿后图像初分割,最后采用环形结构提取算法实现木质部提取计数。试验结果表明:采用K均值聚类算法对光照补偿后的木质部图像初分割分割误差R(section error, R)、过分割误差OR(over-segmentation error, OR)和欠分割误差UR(under-segmentation error, UR)均值分别为5.15%、1.48%和6.46%,优于未光照补偿和3R-G-B算法;该文提出的环形结构提取算法对初分割后木质部图像检测的平均相对误差为2.26%,比分水岭法低11.69个百分点,比凹点匹配法低4.93个百分点。从速度上看,该算法平均耗时3.17 s,比分水岭法快1.40 s,比凹点匹配法快4.88 s。该算法检测的均方根误差RMSE(root mean squared error, RMSE)为0.52%,约相当于分水岭法的1/3,约相当于凹点匹配法的1/2,该算法优于其他2种分割算法;在图像结构复杂、光照不均匀、内部分布不均等缺陷条件下,该文算法也能很好地实现木质部的分割和提取。该方法不仅能对狭叶锦鸡儿木质部自动分割和提取,也可为其他植物木质部分割提取提供参考。     

Copper,Zinc, and Lead Fractions in Soils Long-Term Irrigated with Municipal Wastewater

Long-term irrigation with municipal wastewater may lead, even in spite of intense farming, to an accumulation of organic matter, nutrient elements, and trace metals in soils. Excessive increases of heavy metals may pose a potential risk to the food chain and provoke restrictions for the further cultivation of sensitive crops. Copper (Cu), zinc (Zn), and lead (Pb) forms in soils under long-term irrigation (for 100–120 years) with treated wastewater of Wroclaw were investigated by using selective seven-step sequential extraction (procedure of Zeien-Bruemmer) for partitioning the metals into operationally defined fractions, likely to be released in solution under various environmental conditions. The largest fraction of Cu, Pb, and particularly Zn in nonirrigated (control) soils was strongly bound in a residual form, while the percentage of exchangeable and the most labile fractions were negligible. Total concentration of metals in irrigated soils was elevated, and significant redistribution of metals among phases was observed. Percentages of residual fraction of Cu and Pb were no more than 25% (Zn < 40%), while significantly increased contribution of fractions occluded on iron (Fe) oxides and organically bound Cu. Exchangeable and readily mobile forms of Zn are predominant zinc fractions in soils irrigated with wastewater.     

基于图像特征选择识别田间籽棉品级

依据中国籽棉品级文字标准,在HSI颜色空间提取了反映籽棉颜色和杂质含量的14个纹理特征以及反映棉瓣大小、结构的16个形状特征,该特征集存在维数灾难,需要进行降维。面向籽棉品级识别的特征选择问题属于非多项式(NP)难题,该文基于交叉验证、混合Filter-Wrapper和启发式搜索提出了一种求解算法。首先,以最优特征组合和浮动搜索为启发式搜索策略,基于10-折交叉验证在每一个训练集上用Filter启发式搜索最优l维特征子集（l=1, 2, 3,…, 30）,评价函数为类可分性准则;其次,在10个训练集上用Wrapper从最优l维特征子集中选择最优特征子集的容量（l=1,2,3,…,30）,评价函数为Bayes分类器的误分率,10个验证集的平均误分率极小处产生最优特征子集的容量;最后,在最优特征子集容量处验证预测集的平均误分率。结果表明,所选择的10个最优特征子集在预测集上的平均识别率为88.39%,混合Filter-Wrapper和浮动搜索的特征选择算法效率高、效果好。     

缓控释肥料缓释期的快速测定研究

采用25℃水浸提法和高温快速浸提法,研究了3种不同类型的缓控释肥料缓释期快速测定的最佳温度,测定三者在25℃下的缓释期,并对其在缓释期最佳测定温度和25℃下达到相同氮素累积释放率所需时间进行相关分析.结果表明:微溶性二价金属磷酸铵钾盐为包裹层的多层包裹粒状水溶性肥料(1#)肥料缓释期最佳预测温度为40℃,热塑性树脂包膜...     

黄土丘陵沟壑区地表过程响应单元划分及其地形特征提取

地表过程解析与调控是保障人与自然和谐相处的重要途径,高效、合理地划分地表过程响应单元则是开展地表过程研究的重要前提.针对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀的地形地貌分异特征,提出在小流域内以沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线相互交叠,构成具有相对均一坡向、坡度与坡位的地表过程响应单元,在ArcGIS9.2中,以Hc-DEM为基础数据,通过确定沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线的提取方法,以及响应单元平均坡度、整体坡向、面积与周长等地形特征的测算技术,实现地表过程响应单元的快速划分及其地形特征的高效提取.研究结果对促进黄土丘陵沟壑区以土壤侵蚀为代表的地表过程研究具有重要的基础意义.