基于图像处理的甘蔗茎节识别与定位

为实现含有蔗芽的有效蔗种片段机器智能切断,运用图像处理技术对甘蔗茎节进行识别定位。通过背景转换、灰度级变换、中值滤波和自动阈值获取甘蔗的二值化图像;采用阈值和孔洞填充实现甘蔗区域的分割,通过regionprops函数测定该区域的质心、倾角和等效长短轴长度;以分割后的甘蔗图像对二值化图像掩膜,得到含有茎节和干扰信息的图像;对该图像进行旋转,计算每列像素值之和,统计分析最大值所在列,并结合质心、等效长短轴得到茎节上下端点坐标;以倾角的度数进行反向旋转,最终得到茎节位置。试验结果表明:甘蔗茎节识别与定位方法处理速度快,茎节识别率高,左右端的定位误差分别小于0.9 mm和2.4 mm。     

基于改进YOLO v4的单环刺螠洞口识别方法

针对养殖池塘内单环刺螠自动采捕和产量预测应用需求,提出一种基于深度学习的单环刺螠洞口识别方法,以适用于自动采捕船的嵌入式设备。该方法通过将YOLO v4的主干网络CSPDarkNet53替换为轻量型网络Mobilenet v2,降低网络参数量,提升检测速度,并在此基础上使用深度可分离卷积块代替原网络中Neck和Detection Head部分的普通卷积块,进一步降低模型参数量;选取带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-scale retinex with color restoration,MSRCR)增强算法进行图像增强;利用K-means++算法对数据集进行重新聚类,对获得的新锚点框尺寸进行线性缩放优化,以提高目标检测效果。在嵌入式设备Jetson AGX Xavier上部署训练好的模型,对水下单环刺螠洞口检测的平均精度均值（Mean average precision,mAP）可达92.26%,检测速度为36f/s,模型内存占用量仅为22.2MB。实验结果表明,该方法实现了检测速度和精度的平衡,可满足实际应用场景下模型部署在单环刺螠采捕船嵌入式设备的需求。     

基于动态多特征变量的黄羽肉鸡跛行状态定量评价方法

肉鸡步态是肉鸡健康状态的重要表征,为实现黄羽肉鸡跛行步态的无损自动化快速分类识别,提出了一种基于多特征变量的肉鸡跛行定量评价方法。该方法从步态视频中提取肉鸡的速度、步幅、步幅差、步频、投影面积参数,拟合得出速度、步幅与投影面积具有相关性(决定系数分别为0.805 1、0.793 5),据此定义肉鸡动态理想参数与异常指数,基于C4.5决策树模型,以速度异常指数、步幅异常指数、步幅差异常指数为分类特征,根据鸟类步态评分标准将肉鸡分为GS0~GS4五类,实现对肉鸡跛行状态进行预警和判别。实验结果表明:该模型针对GS0~GS4分类准确率依次为:66%、71%、74%、98%、95%,整体准确率为78%。该模型可作为早期跛行的检测工具,为养殖自动化的实现和动物福利产业的升级提供支持。     

Performance of Mixed Species and Mono‐specific Algal Diets for Culture of Larval Western School Prawns,Metapenaeus dalli

The effect of three mono‐specific and four combinations of the diatoms Chaetoceros muelleri, Chaetoceros calcitrans, and the chlorophyte Tetraselmis suecica on survival, development, and dry weight of the western school prawn, Metapenaeus dalli, was assessed from protozoea I until mysis I. The development and dry weight of larvae were significantly greater when fed diets comprising C. muelleri and/or T. suecica. A fourth diet, consisting of all three microalgal species also performed just as well. Survival alone was a poor measure of the performance of the various diets. Larvae fed with C. calcitrans, either alone or in a mixed diet with either C. muelleri or T. suecica, had significantly slower development and lower dry weight. Overall performance, assessed using the normalized biomass development index, determined that both mono‐specific and mixed diets containing C. muelleri and T. suecica were among the best for M. dalli larvae. These results for M. dalli are consistent with those found for commercially grown penaeid prawns. This study enhances the limited knowledge on the feeding requirements of metapenaeid prawn larvae. Moreover, the results will help improve hatchery methods for the aquaculture‐based enhancement of M. dalli in the Swan‐Canning Estuary and potentially increase the abundance of this iconic recreational species.     

基于HOG特征的IKSVM稻瘟病孢子检测

为解决稻瘟病孢子的人工检测过程中主观性强、自动化程度低、效率低等问题,提出一种基于梯度方向直方图特征（HOG特征）的加性交叉核支持向量机（IKSVM）的稻瘟病孢子检测方法。该方法首先利用图像采集系统采集稻瘟病孢子图像,利用Gamma校正法调节图像的对比度,抑制噪声干扰;然后,提取孢子图像的HOG特征作为输入向量,输入到支持向量机中,构建加性交叉核支持向量机分类器;最后,通过训练得到稻瘟病孢子分类器。为测试所提出的HOG/IKSVM方法的综合性能,分别选用HOG/线性SVM方法与HOG/径向基核SVM（HOG/RBF-SVM）方法做对比试验。试验结果表明,HOG/IKSVM的检测率为98.2%,高于HOG/线性SVM方法的79%;在平均检测时间上,HOG/IKSVM方法的平均检测耗时仅为HOG/RBF-SVM方法的1.1%。说明该方法可以进行稻瘟病孢子室内检测识别。     

基于机器视觉的温室番茄裂果检测

该文通过对温室番茄果实进行定位及裂果检测,可为番茄裂果率预估及后续裂果自动筛选提供参考。针对自然光照下采集的各类番茄图像,在相关颜色空间中进行阈值预分割,利用前期支持向量机训练得到的纹理特征分类器对预分割区域进行二次判别;之后在前景区域利用显著性角点分割构造边缘轮廓集,利用基于最小二乘法修正的改进霍夫变换拟合单个番茄目标;最后利用二维Gabor小波算子对拟合的单个番茄区域进行纹理特征提取及裂果判别。文中共采集82幅番茄图像,其中50幅图像作为训练集图像,32幅图像作为验证集,所提算法对测试集中总共128个番茄的果实正确检出率为91.41%,对其中35裂果的正确判别率为97.14%,裂果判别部分平均耗时21 ms。试验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性与可靠性,对成熟期番茄裂果率的估计研究及采摘过程中裂果的自动分级筛选具有较好的指导意义,为未来实现温室番茄果实生长状态在线监测提供参考。     

基于嵌入式机器视觉的水稻秧盘育秧图像无线传输系统

杂交稻机械化秧盘精密播种育秧过程中需要人工实时监测,以保证秧盘播种性能,为解决传统人工长时间户外、低效的监测方式,设计了基于嵌入式机器视觉的水稻秧盘育秧图像无线传输系统。系统由嵌入式开发平台、无线Wi Fi网关、高清网络摄像头、红外传感模块、远程服务器等组成。嵌入式开发平台采用Tiny4412开发板,并在其上移植Linux系统、摄像头驱动、GPIO口驱动;采用Qt开发工具,完成图像采集、实时显示,并设计出友好的人机交互界面;利用Jpeglib静态库对图像进行数据压缩;利用无线Wi Fi局域网、嵌入式系统和远程服务器按照规定的协议通过Socket通信进行数据传输。远程服务器基于Netty框架对采集到的图像数据进行校验、实时显示和保存。试验结果表明,不同分辨率图像的无线传输速率均满足育秧流水线实时作业要求,JPEG格式的图像经过数据压缩,其传输速率大大提高;嵌入式采集终端能够稳定采集播种秧盘图像,并成功地上传到服务器,网络平均丢包率为0.23%,误码率为0.23%。     

用小波系数估计图像边缘方向的相干增强扩散图像降噪算法

在分析相干增强扩散方法和小波阈值收缩方法之间关系的基础上,给出了相干增强扩散在小波分析意义下的解释,同时解释了相干增强扩散方法与小波阈值收缩方法在图像性质上的等价性。针对相干增强扩散计算扩散矩阵较慢的缺点,提出了一种用小波系数估计图像边缘方向的相干增强扩散图像降噪算法。仿真试验结果表明,该扩散算子可以很好地定位图像边缘,较好地运用了小波的时频分析功能。     

不同粘度矿物油助剂对除草剂活性的影响

室内及温室内测定了10种不同粘度矿物油助剂对除草剂防除苘麻和稗草药效的影响及对玉米苗期的安全性。结果表明,10种矿物油助剂均不同程度地增加了氰草津和烟嘧磺隆防除两种杂草的活性。其中粘度为46 mm2/s (40℃)的矿物油乳剂(MOC46)对供试除草剂药效的增强作用最为明显,其次为粘度32 mm2/s (40℃)的矿物油乳剂。10种助剂对氰草津药效的增强作用大于对烟嘧磺隆。MOC46对除草剂活性的增加由高到低依次为:莠去津、氰草津＞莠去津+氰草津、莠去津+烟嘧磺隆、氰草津+烟嘧磺隆＞烟嘧磺隆;对玉米苗期安全性依次为:莠去津、烟嘧磺隆、莠去津+烟嘧磺隆＞莠去津+氰草津、氰草津+烟嘧磺隆＞氰草津。氰草津与MOC46混用对玉米苗期药害较重。     

The use of digital image analysis and real‐time PCR fine‐tunes bioassays for quantification of Cercospora leaf spot disease in sugar beet breeding

Cercospora leaf spot, caused by the fungus Cercospora beticola, is a major fungal sugar beet disease worldwide and the cause of significant yield losses. The disease is most successfully countered by the introduction of genetic tolerance into elite sugar beet hybrids. To this end, breeding programmes require high quality biological assays allowing discrimination of minor differences between plants within a segregating population. This study describes the successful implementation of image analysis software in the bioassays for quantification of necrotic lesions at different stages of C. beticola infection, allowing selection on minor phenotypic differences during the sugar beet breeding process for C. beticola resistance. In addition, a real‐time PCR assay was developed for the quantification of C. beticola pathogen biomass in infected beet canopy. The use of both techniques, even in an early stage of infection, fine‐tunes current bioassays, allowing more accurate and efficient selection of resistant breeding material.