基于红外热成像的夜间农田实时语义分割

农田环境实时语义分割是构成智能农机的视觉环境感知的重要环节,夜间农田语义分割可以使智能农机在夜间通过视觉感知农田环境进行全天候作业,而夜间无光环境下,可见光摄像头成像效果较差,将造成语义分割精度的下降。为保证夜间农田环境下红外图像语义分割的精度与实时性,该研究提出了一种适用于红外图像的红外实时双边语义分割网络（Infrared Real-time Bilateral Semantic Segmentation Network,IR-BiSeNet）,根据红外图像分辨率低,细节模糊的特点该网络在实时双边语义分割网络（Bilateral Semantic Segmentation Net,BiSeNet）结构基础上进行改进,在其空间路径上,进一步融合红外图像低层特征,在该网络构架中的注意力提升模块、特征融合模块上使用全局最大池化层替换全局平均池化层以保留红外图像纹理细节信息。为验证提出方法的有效性,通过在夜间使用红外热成像采集的农田数据集上进行试验,数据集分割目标包括田地、行人、植物、障碍物、背景。经试验验证,提出方法在夜间农田红外数据集上达到了85.1%的平均交并比（Mean Intersection over Union,MIoU）,同时达到40帧/s的处理速度,满足对夜间农田的实时语义分割。     

应用灰色关联分析法评价福建省春花生新品种

应用灰色系统理论中的关联度分析法,对福建省近年来育成的春花生新品种进行了综合定量评价。结果表明:泉花627与参考品种间的加权关联度(0.9109)最大,其次是闽花6号,第三是闽花5号,第四是泉花538。     

柴达木地区6个紫花苜蓿品种的产量及营养品质综合评价

为筛选适宜柴达木盆地干旱、半干旱地区生长的优良牧草,对引进的6个紫花苜蓿品种进行连续3年的田间栽培和相关指标测定,并结合灰色关联度分析法进行了综合评价.结果表明:甘农6号的株高及草产量为最高,盘石的营养价值相对最好;综合评价表现由高到低为:甘农6号＞甘农1号＞阿莲娜＞盘石＞呼伦贝尔＞6302.     

草鱼羧肽酶A1基因(CPA1)部分片段的单核苷酸多态性(SNP)多态性及其与生长性状的关联分析

羧肽酶A (EC 3.4.16)是一类水解蛋白和多肽底物C端芳香族氨基酸或脂肪族氨基酸残基的消化酶.在草鱼生长相关的功能基因上研究单核苷酸多态性(SNP)与生长的相关性可为草鱼的分子辅助育种提供依据.本研究根据草鱼(Ctenopharyngodon idella)EST-SNP库的羧肽酶A1基因(CPA1)重叠群的2个Contig扩增该基因的序列片段,采用直接测序法,经过序列比对,共筛到2个颠换SNP位点:C+412A和A36C,分别位于CPA 1基因外显子5的34bp和内含子3的36 bp处,前者为错义突变.然后用一个群体的296尾草鱼对这2个位点用SnaPshot的方法进行检测和分型,统计基因型频率:A36C位点的AA基因型占26.7％,AC基因型占52.0％,CC基因型占21.3％.C+412A位点的AA基因型占15.5％,AC基因型占40.5％,CC基因型占43.9％.利用一般线性模型分析2个SNP位点与草鱼体质量、体长等重要生长性状的关系.关联分析结果显示,C+36A位点不同基因型在体质量、眼间距均值上存在显著差异(P＜0.05).并且AA基因型和CC基因型在体质量、体长、体宽和眼间距上存在显著差异(P＜0.05).AA基因型各项指标均值显著高于CC基因型.C+412A位点在体质量等生长性状上差异不显著(P＞0.05),该位点和生长不相关,但是CC基因型和AC基因型在体重和肛前距上差异显著(P＜0.05),该位点CC基因型的6个生长性状均值都高于AA基因型.由两个位点组成的5种双倍型在体质量上存在显著差异(P＜0.05).双倍型D3和D5在体质量上存在差异显著(P＜0.05).双倍型D3和D8在体质量、体宽、体长、体长/头长等生长性状上都存在显著差异(P＜0.05).D3的各项指标均值最高,D8的各项指标均值最低.本研究结果显示,可以考虑将草鱼CPA1基因作为候选基因,用于草鱼的分子辅助育种.     

基于语义部位分割的条纹斑竹鲨鱼体运动姿态解析

条纹斑竹鲨具有较高的经济价值和医用研究价值。人工驯养对环境和温度等因素要求较高,时常出现大规模病死现象。利用视频图像量化分析鱼体运动行为,有助于进行异常识别和早期预警,将有效提高养殖养护水平。该研究针对人工驯养的条纹斑竹鲨鱼,提出一种基于深度神经网络的语义部位分割方法,并将分割结果应用于剖析条斑鲨鱼体运动姿态。首先,依据条斑鲨形态特征将其划分为7个可视的身体组成构件(头部、右胸鳍、左胸鳍、右腹鳍、左腹鳍、躯干、尾巴);再对全景养殖监控视频中抽取的476幅条斑鲨子图进行各部位的像素级标记,通过数据增强到1 944幅建立鱼体语义部位数据集,其中训练集为1166幅图像,测试集为778幅图像;然后,在语义分割网络模型基础上进行深度学习训练,使用深度学习框架对网络参数进行微调使得网络训练结果达到最优。最后,利用语义部位分割结果定位躯干和鱼头质心建立随体坐标,通过随体坐标的方向变化判明鱼体动作姿态。基于FCN-8s和Segnet两种深度网络模型进行了鱼体部位分割的对比试验,测试结果表明基于Segnet网络的分割方法在头部、右胸鳍、左胸鳍、右腹鳍、左腹鳍、躯干、尾巴部位的准确度分别高出FCN-8s深度网络1.50,4.70,6.95,6.56,6.01,0.85,0.84个百分点。语义部位分割结果能够有效判别条斑鲨鱼体目标的动作姿态,可为鱼体异常行为识别和进一步开展面向条斑鲨的动物行为学试验提供技术参考。     

基于FCN的无人机玉米遥感图像垄中心线提取

为解决农业机器人在玉米田行间行走的全局路径规划问题,该研究提出一种基于全卷积神经网络(Fully ConvolutionalNetworks,FCN)的无人机玉米遥感图像垄中心线提取方法。基于无人机获取的高精度可见光遥感图像,设计了针对农田垄中心线提取的数据集标注方法,采用滑动窗口法进行图像分块,利用深度学习语义分割网络FCN对垄中心线附近7～17像素宽度范围的垄线区域进行提取,模型在测试田块上精确率达66.1%～83.4%,召回率达51.1%～73.9%,调和平均值为57.6%～78.4%;对拼接后的图像使用影像分割投影法提取中心线,探究了垄线区域宽度对垄中心线提取精度的影响,训练采用9像素的垄区域宽度,可得到垄中心线在77 mm左右偏差范围准确率为91.2%,在31.5 mm左右偏差范围内为61.5%。结果表明,基于FCN对无人机玉米遥感图像进行处理,可得到整片田地的垄中心线栅格地图,方便农业机器人进行全局路径规划。     

干湿交替下膨胀土裂隙演化与强度衰减规律试验研究

为揭示干湿循环效应下膨胀土胀缩裂隙的演化特征及土体结构强度的劣化规律,对合肥弱膨胀土试样开展不同循环幅度下的干湿循环试验,利用图像处理技术从试样表面裂隙图像中提取出裂隙参数,并进行低应力下的抗剪强度试验。试验结果表明:1)裂隙开展分为裂隙酝酿期、裂隙快速传播期和裂隙平稳发展期3个阶段,裂隙指标的增长主要集中在裂隙快速传播期,且循环幅度的增大会使土体的开裂程度加剧;2)在干湿循环作用下,膨胀土的内摩擦角变化幅度小于2.2°,其受干湿循环次数的影响很小,土体的强度衰减主要源于粘聚力的大幅降低。膨胀土的粘聚力呈现出先快后缓的衰减趋势,其中前4次干湿循环期间粘聚力的衰减率达到50.97%～66.92%,且衰减率也与干湿循环幅度的大小密切相关;3)通过灰色关联度分析发现,粘聚力的衰减与裂隙面积率、裂隙总长度、裂隙平均宽度的变化趋势具有明显的关联性,其中裂隙面积率的关联度最大,其与粘聚力衰减率间的关联度为0.785～0.832,相应的权重达到0.461～0.472,且裂隙面积率与粘聚力衰减率间具有较好的线性关系,而裂隙平均宽度的关联度最小,其与粘聚力衰减率间的关联度为0.392～0.414,对应的权重仅为0.228～0.240。研究成果可为进一步揭示剧烈温湿变化诱发的膨胀土边坡灾变机理提供重要依据。     

基于改进UNet模型的油茶果振动采摘点定位方法

针对非花果同期油茶果采收效率低这一问题,提出一种侧枝振动采摘点定位方法,通过振动侧枝降低树木损伤并实现高效采收。首先构建数据集,对侧枝分段标注,向UNet中添加CloFormer注意力机制并命名为Clo-UNet,实现侧枝的二维重构。其次,在Clo-UNet基础上进一步设计采摘点定位方法并命名为Clo-UNet-Point,该方法优先选择采收离果实最远且最粗的枝条。试验表明,Clo-UNet在验证集上表现优异,其中br_con（连果枝）、danger（危险区）和br_pro（优先采收区域）的平均交并比mIoU分别达到85.36%、86.37%和81.29%,平均像素精度mPA分别达到94.97%、96.17%和89.48%,Clo-UNet在整个数据集上的mIoU和mPA分别比UNet高5.14、6.85个百分点。通过观察验证集647幅图像,Clo-UNet-Point算法在不同光照条件下均能定位到采摘点,平均检测一张图像用时0.15 s。该研究可为未来非花果同期类油茶果的自动化振动采收奠定理论基础。     

海南农垦经济的灰色关联分析

将灰色系统理论中灰色关联度分析的方法,应用于海南农垦经济分析。将海南农垦经济按时序划分为1980年代、1990年代及2000年以来三个时期,把垦区的国民生产总值和农业总产值分别作为指标主行为序列,相应的以第一产业、第二产业、第三产业及种植业、林业、牧业、渔业作为它们的相关行为序列,分别建立指标体系,对垦区的经济结构进行灰色关联分析,探索垦区产业结构和农业内部结构的变化规律。分析结果显示,过去20年中,垦区在产业结构方面,第一产业发展对垦区国民经济的影响比较稳定,而2000年以后,第三产业发展成为垦区经济中的新亮点;农业生产方面,林业一直占主导地位,是垦区农业发展的关键,但2000年以后,种植业对农业总产值的影响变得突出。最后,就调整和优化垦区经济结构、产业结构提出对策与措施。     

我国农业机械化与农业经济增长的灰色关联解析

本文以2004、2005年<中国统计年鉴>27个省的数据为样本,对27个省建立了我国农业机械化与农业经济增长的灰色关联分析模型,结果表明:农业机械化的发展是提高农业和农村经济整体水平的重要条件,但是我国东部、中部、西部农业机械化水平是不平衡的,经测算:我国东部、中部、西部农业机械化与农业经济增长的灰色关联度分别为0.726131、0.79956、0.882031.