基于部首嵌入和注意力机制的病虫害命名实体识别

为了解决农业病虫害命名实体识别过程中存在的内在语义信息缺失、局部上下文特征易被忽略和捕获长距离依赖能力不足等问题,以农业病虫害文本为研究对象,提出一种基于部首嵌入和注意力机制的农业病虫害命名实体识别模型(Chinese agricultural diseases and pests named entity recognition with joint radical embedding and self attention, RS-ADP)。首先,该模型将部首嵌入集成到字符嵌入中作为输入,用以丰富语义信息。其中,针对部首嵌入设计了3种特征提取策略,即卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)、双向长短时记忆网络(Bidirectional long short term memory network, BiLSTM) 和CNN-BiLSTM;其次,采用多层不同窗口尺寸的CNNs层提取不同尺度的局部上下文信息;然后,在BiLSTM提取全局序列特征的基础上,采用自注意力机制进一步增强模型提取更长距离依赖的能力;最后,采用条件随机场(Conditional random field, CRF)联合识别实体边界和划分实体类别。在包含11个类别和24715条标注样本的农业病虫害自制语料上进行了实验。结果表明,本文模型RS-ADP在该数据集上精确率、召回率和F1值分别为94.16%、94.47%和94.32%;在具体实体类别上,RS-ADP在作物、病害、虫害等易识别实体上F1值高达95.81%、97.76%和97.23%。同时,RS-ADP在草害、病原等难以识别实体上F1值仍保持86%以上。实验结果表明,本文所提模型能够有效识别农业病虫害命名实体,其识别精度优于其他模型,且具有一定的泛化性。     

排球运动规划在采摘机器人识别与定位中的应用

在排球比赛过程中,扣球是得分最关键的动作之一,为了得到合适位置出手点、角度和力度等优化数据,可以采用排球机器人训练的方法,通过植入人工智能算法,对扣球过程中的数据进行采集,最后通过运动规划使扣球动作达到最佳姿态。排球机器人运动规划方案可以移植到采摘机器人的智能化训练上,加快对果实信息采集和处理效率,从而更快地捕捉到果实目标,对路径规划做出响应,对于提高采摘机器人定位和识别能力具有重要的意义。为了验证方案的可行性,对基于排球机器人运动规划系统的采摘机器人定位识别功能进行了测试,结果表明:采摘机器人可以成功定位和识别果实,且响应速度较快、误差较小,可以满足采摘机器人定位识别功能的设计需求。     

采摘机器人自主采摘学习能力研究 —基于LM-BP神经网络

为了让采摘机器人更加快速和准确地识别目标水果的成熟度,提出了一种基于BP神经网络的自主学习方法。由于BP神经网络容易陷入局部最优值且训练效率较低,因此进行了改进,实现了LM-BP神经网络算法。测试结果表明:与BP神经网络算法相比,LM-BP神经网络算法训练学习速度更快,测试精度更高,能够满足采摘机器人对目标水果成熟度识别精度的要求,具有一定的应用价值。     

基于LM-BP神经网络的喷药飞行器轨迹跟踪方法研究

首先介绍了LM-BP神经网络算法的特点和优势,依据喷药飞行器的机械结构和工作原理应用飞行控制理论,实现了喷药飞行器轨迹跟踪方法。最后,利用MatLab进行了仿真试验,结果表明:喷药飞行器期望飞行和实际飞行的两条轨迹基本重合,误差很小,达到了预期要求;且采用LM-BP神经网络算法进行迭代学习,能够较快地使误差趋于零,提高了喷药过程中的控制输入。     

不同海拔华北落叶松年内径向生长动态差异探析

为了解不同海拔对华北落叶松年内径向变化的影响,以围场县吉字营林区和塞罕坝机械林场自然保护区的华北落叶松人工林为研究对象,对比分析不同海拔华北落叶松年内径向生长的起止日期、径向生长速率、年内径向累积生长量的差异。在围场县吉字营林区（低海拔,1 308 m）和塞罕坝机械林场自然保护区（中海拔,1 530 m）设置了2个不同海拔的华北落叶松监测样地,利用点状树木径向生长监测仪对样地中的华北落叶松进行年内径向生长监测,通过日最大值法提取2022年不同海拔的华北落叶松径向生长量,并基于Gompertz函数对华北落叶松年内径向生长进行拟合。结果表明,中海拔地区的华北落叶松生长开始时间比低海拔地区晚15 d,结束时间早5 d,生长季时间缩短了20 d;在快速生长阶段,中海拔地区华北落叶松径向生长速率和累积生长量低于低海拔地区;在慢速生长阶段,中海拔地区华北落叶松径向生长速率和累积生长量高于低海拔地区。     

一种基于体压分布和PCA-BP神经网络模型的办公椅舒适度测定方法

为了探索一种不依赖主观评价的办公椅使用舒适度测定方法,并建立一种可以直接用于产品评价以及设计研发辅助的办公椅使用舒适度评定模型,根据办公椅表面体压分布指标进行系统聚类,将26张实验椅聚类为5个类簇,综合分析各类簇办公椅表面体压分布指标的均值,将办公椅定义为5个舒适度等级。根据主成分分析法建立PCA-BP神经网络预测模型,使用表面体压分布指标预测办公椅舒适等级。结果表明:PCA-BP神经网络对各类簇办公椅平均预测误差为4.020%,对用于检测的3张办公椅预测结果符合办公椅表面体压分布特点,表明了该模型通过体压分布指标评定舒适度的可行性。通过系统聚类定义各类簇办公椅舒适度等级以及通过PCA-BP神经网络预测办公椅舒适度的方法是可行的,测定结果是可信的;该测定方法更加客观,能够避免主观评价随意性的缺陷;该模型使用时只需要测量办公椅表面体压分布指标值,可方便、高效应用在产品检测、评价以及新产品研发测试阶段,提高评价和设计效率。     

钻蛀性害虫取食声音的人工智能早期识别

【目的】以双条杉天牛为研究对象,设计基于卷积神经网络的识别模型识别其取食声,并对模型的抗噪性能进行测试,以期实现蛀干害虫的早期预警。【方法】使用SP-1 L探头连接NI 9215电压采集卡采集双条杉天牛咬食木段的声音和典型户外环境下的噪声并以音频格式保存。研究选取部分噪声作为加噪音频,以-3 dB至3 dB的信噪比向双条杉天牛取食声中混入环境噪声,生成训练数据和简单测试集,然后经过短时傅里叶变换、对数计算、平均池化3步操作计算音频的平均对数谱,分别设计并训练基于卷积神经网络的识别模型和传统高斯混合模型,提取音频特征判断音频是否为双条杉天牛取食声。为进一步测试模型的抗噪性能,利用独立划分的加噪音频以-7～3 dB的信噪比向双条杉天牛取食声中混入噪声生成抗噪测试集,对卷积神经网络和传统高斯混合模型的抗噪性能进行测试。【结果】在简单测试集上,基于卷积神经网络的识别模型的识别准确率为98.80%,较高斯混合模型有0.88%的下降。在抗噪测试集上,基于卷积神经网络的识别模型识别双条杉天牛取食声的整体准确率为97.37%,较高斯混合模型提高6.76%,其中,信噪比为-3 dB时,识别准确率为98.13%,较高斯混合模型提高9.80%,信噪比为-6 dB时,识别准确率为92.13%,较高斯混合模型提高5.67%。【结论】卷积神经网络能有效综合频谱特征,准确判断音频中有无双条杉天牛的取食声,同时,相比高斯混合模型,卷积神经网络具有良好的泛化能力,在低信噪比下仍能保证较高的识别准确率。基于卷积神经网络的取食声识别模型能够适应林木蛀干害虫的野外监测环境,可为隐蔽蛀干害虫的自动化监测和早期预警提供技术支撑。     

基于深度学习的杂草识别方法研究进展

伴生杂草不仅与作物争夺养分和水分,而且还是多种病虫害的中间寄主,成为困扰作物高效生产的难题。随着深度学习技术的发展,杂草的自动检测和分类识别在清除杂草过程中得到重要应用。首先阐述应用于杂草识别过程中深度学习的硬件需求以及软件实现过程,分析用于深度学习不同硬件的优缺点,阐述深度学习模型建立、训练、模型评估以及模型部署等基本步骤;并重点论述深度学习方法在杂草和作物识别以及杂草分类识别的研究进展。然后指出深度学习数据需求量大,目前无通用数据集,杂草、作物相互遮挡,光照环境复杂,机器作业条件恶劣等情况下识别准确率低的问题。最后提出图像与光谱数据融合、杂草识别模型模块化、杂草长势预测、模型嵌入式部署研究将成为基于深度学习的杂草识别方法未来的研究方向。     

基于改进多元宇宙算法的番茄病害图像识别

为提高卷积神经网络对番茄病害图像识别的效果,提出改进多元宇宙算法。首先设计、增加虫洞的端口,设置白洞侧的端口数量与黑洞侧的端口数量比值范围,使得宇宙的运动通过虫洞能够多方向进行;接着基于双向运动建立宇宙信息转移模型,宇宙能够正向、逆向进行的信息交流,加快宇宙的进化,使得宇宙都能够获得最优宇宙的信息,非线性调节对宇宙的膨胀率进行修正;然后对番茄病害提取纹理特征、颜色特征和形状特征,对卷积神经网络的激活函数与损失函数设计斯皮尔曼相关系数确定多元宇宙的优化卷积神经网络参数;最后给出算法流程。试验仿真表明：该改进算法对番茄各种病害识别正确率高于其他算法,细菌斑平均值为97.34%,早疫病平均值为97.03%,晚疫病平均值为97.08%,叶霉菌平均值为97.14%,叶斑病平均值为97.12%,蜘蛛螨平均值为97.20%,同时消耗时间小于其他算法。     

神经网络在温室小气候预测中的应用

近年来,随着以日光温室为主要形式的设施栽培技术的兴起以及神经网络在语音识别、计算机视觉、序列分类领域取得重大突破,作为一种实现时间序列预测的有效工具,越来越多的神经网络技术开始应用在温室小气候预测技术中。按照神经网络的发展顺序对不同类型的神经网络模型在温室小气候预测中的应用进行总结叙述,分别针对前馈神经网络、循环神经网络、深度神经网络及混合神经网络的发展现状和研究者对网络模型的优化情况进行详细的介绍。在此基础上,分析当前针对温室小气候预测的神经网络模型存在模型输入参数单一而无法考虑温室整体环境变化、模型结构单一导致鲁棒性不足以及模型可靠性检验方法不合适、深度模型难以实地部署的问题,提出建立混合模型、改进模型检验方式、优化深度模型网络结构等建议。以期为面向温室智能控制的进一步研究提供参考。