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无人机农业遥感在梨树表型信息学上的应用进展 被引量:1
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作者 姚磊 鞠博闻 +5 位作者 蔡忠民 李宏军 姜晓艳 王杰 于福海 沙守峰 《北方果树》 2025年第2期1-5,共5页
梨是我国四大水果之一。梨树产业目前存在从业人员老龄化、技术落后等问题。目前无人机(UAV)遥感已经广泛应用到各个行业,但是在梨树表型信息学的研究中较少。智能化、信息化的数据采集手段能够及时准确地获取梨树生长信息与表型信息。... 梨是我国四大水果之一。梨树产业目前存在从业人员老龄化、技术落后等问题。目前无人机(UAV)遥感已经广泛应用到各个行业,但是在梨树表型信息学的研究中较少。智能化、信息化的数据采集手段能够及时准确地获取梨树生长信息与表型信息。无人机和激光雷达已成为智慧农业常用的工具,无人机遥感技术通过搭载多光谱、高光谱或热红外传感器,能够实现对梨树的精准监测,包括生长状况、病虫害监测及树体营养状况评估。激光雷达可以对梨园复杂环境进行实时定位与地图构建,对梨产业的智能化发展起到至关重要的作用。 展开更多
关键词 无人机 激光雷达 梨树表型信息
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可变轮轴距全向移动大田作物表型信息获取机器人底盘设计与试验
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作者 鹿昆磊 韩振浩 +3 位作者 朱立成 冯旭光 陈曦 王瑞雪 《农业机械学报》 北大核心 2025年第3期27-38,共12页
为进一步提升表型信息获取机器人底盘通用性、机动性等田间行驶性能,结合我国大田作物表型信息获取实际需求,设计了一种移动式可变轮轴距信息获取机器人底盘。根据大田作物田间种植农艺需求和行驶地形路况,确定机器人底盘整机结构、工... 为进一步提升表型信息获取机器人底盘通用性、机动性等田间行驶性能,结合我国大田作物表型信息获取实际需求,设计了一种移动式可变轮轴距信息获取机器人底盘。根据大田作物田间种植农艺需求和行驶地形路况,确定机器人底盘整机结构、工作原理以及技术参数;开展底盘驱动系统、动力系统、减震悬架等关键部件设计,并进行元件选型与参数校核;开发底盘变轮轴距行走控制系统,确定轮距调整和行走转向控制逻辑;试制样机进行机器人底盘性能试验。试验结果表明,表型信息获取机器人底盘直线行驶性能良好,硬质地面平均偏驶率小于0.60%,田间地面平均偏驶率小于1.26%;底盘转向机动性能良好,硬质地面原地转向单圈偏移量小于3.52 mm,阿克曼转向转弯半径小于1.76 m,田间地面原地转向单圈偏移量小于5.18 mm,阿克曼转向转弯半径小于1.77 m;变轮距精度良好,最大轮距误差小于0.01 m,可适应不同行距作物;通过性能良好,可翻越120 mm垂直障碍,满足田埂地头复杂路况行走要求。机器人底盘整机工作性能满足大田地形管理作业要求,可为小麦、玉米、露地蔬菜田间管理作业的有效实施提供应用平台和技术支撑。 展开更多
关键词 表型信息获取 独立驱动转向 可变轮轴距 全向移动底盘
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采用机器学习的苗期棉株点云器官分割与表型信息提取 被引量:1
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作者 宋加政 马本学 +4 位作者 许莹 董福佳 李玉洁 喻国威 熊永闯 《农业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第23期199-207,共9页
植物表型信息的获取有助于管理人员掌握其生长状态,便于采取相关管理措施以促进植物的生长发育。目前基于三维点云的植株器官分割方法难以实现苗期棉株顶端新生叶的精确分割,影响棉株表型信息提取的准确度。该研究提出了一种改进的苗期... 植物表型信息的获取有助于管理人员掌握其生长状态,便于采取相关管理措施以促进植物的生长发育。目前基于三维点云的植株器官分割方法难以实现苗期棉株顶端新生叶的精确分割,影响棉株表型信息提取的准确度。该研究提出了一种改进的苗期棉株器官点云分割方法,实现茎、叶器官的精确分割和茎高、叶长、叶宽、叶面积表型信息的提取。首先,使用拉普拉斯骨架提取算法获取棉株的点云骨架;其次根据棉株的特征形态将棉株的茎和叶片分解成器官子骨架;然后利用以距离场为输入的Quickshift++的器官分割方法对棉株顶端产生过分割问题的新生叶片进行精细器官分割;最后通过已分割出棉株器官点云获取茎高、叶宽、叶长和叶面积表型参数。试验结果表明,苗期棉株的器官分割的精确度、召回率、F1分数和总体准确率分别为0.977、0.978、0.976和0.983;茎高、叶宽、叶长、叶面积4种表型参数的提取值与实测值的决定系数为0.982、0.962、0.971和0.949,均方根误差为0.119 cm、0.182 cm、0.163 cm和1.458 cm2。该研究提出的器官分割方法能够精确地对苗期棉株的器官进行分割,为无损获取棉株表型信息提供了一种有效的技术手段。 展开更多
关键词 三维点云 苗期棉株 表型信息 器官分割 骨架提取 距离场
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无人机遥感解析田间作物表型信息研究进展 被引量:130
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作者 刘建刚 赵春江 +4 位作者 杨贵军 于海洋 赵晓庆 徐波 牛庆林 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第24期98-106,共9页
田间作物表型信息是揭示作物生长发育规律及其与环境关系的重要依据,传统的田间试验取样和车载高通量平台测定作物性状参数的方法耗时耗力,且空间覆盖不全,限制了作物科学研究的快速发展,而以无人机为代表的近地遥感高通量表型平台凭借... 田间作物表型信息是揭示作物生长发育规律及其与环境关系的重要依据,传统的田间试验取样和车载高通量平台测定作物性状参数的方法耗时耗力,且空间覆盖不全,限制了作物科学研究的快速发展,而以无人机为代表的近地遥感高通量表型平台凭借机动灵活、成本低、空间覆盖广的优势成为获取田间作物表型信息的重要手段。该文根据国内外无人机遥感平台解析作物表型信息的最新研究成果,针对不同传感器类型分析了无人机遥感解析作物表型信息的应用及其不足,总结了遥感定量反演作物表型信息的方法体系,展望了无人机载遥感技术在作物表型信息解析方面的应用前景。该项研究成果对推广无人机遥感平台获取田间作物表型信息、提高复杂农田环境作物长势信息的解析和辨识能力具有重要意义。 展开更多
关键词 无人机 传感器 遥感 作物 表型信息
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面向植物抗旱性研究的多源表型信息采集和分析技术 被引量:8
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作者 张慧春 杨琨琪 +2 位作者 李杨先 边黎明 郝明灼 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期203-211,共9页
利用表型信息采集系统获取不同生长环境下的植物形态结构和生理生化数据,研究植物体对不同胁迫的反应,从而进行抗性育种和筛选优质良种。本文构建了一套由双CCD相机、热成像仪、水分控制模块、称量模块、光源等组成的多源表型信息采集系... 利用表型信息采集系统获取不同生长环境下的植物形态结构和生理生化数据,研究植物体对不同胁迫的反应,从而进行抗性育种和筛选优质良种。本文构建了一套由双CCD相机、热成像仪、水分控制模块、称量模块、光源等组成的多源表型信息采集系统,采用YOLO v3目标检测算法和图像处理算法提取了植物投影叶面积、株高、叶片数量、冠层温度等表型参数。以簸箕柳作为研究对象,开展了干旱胁迫试验,并进行关联分析。结果表明干旱胁迫下簸箕柳株高、投影叶面积、日耗水量、水分利用效率都随时间推移显著低于正常施水情况。通过相关性分析可得,簸箕柳投影叶面积与鲜质量及干质量都呈现线性正相关,决定系数分别为0.89和0.78;植株鲜质量和植株干质量之间呈正相关,决定系数为0.76;扦插后时间与平均冠层温差之间呈正相关,决定系数为0.79;日耗水量差与扦插后时间呈一定的正相关,决定系数为0.84;平均冠层温差与平均日耗水量差呈正相关,决定系数为0.85。通过多源采集植物表型参数信息并进行关联分析,为植物在干旱胁迫下的长势相关参数的实时、连续评估提供了可行性技术,并可指导抗性育种中水分的施用和抗旱基因型的快速筛选。 展开更多
关键词 植物表型信息 多源 采集系统 干旱胁迫 关联分析
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基于点云的谷粒高通量表型信息自动提取技术 被引量:7
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作者 黄霞 郑顺义 +2 位作者 桂力 赵丽科 马浩 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期257-264,248,共9页
在进行水稻的数字化考种、表型与基因关联分析和数字农业仿真模拟时,需要大量的谷粒表型信息作数据支撑。本文提出了一种基于三维点云的谷粒高通量表型信息自动提取方法,能同时自动获取谷粒的三维模型和40个表型参数,实现谷粒形状的定... 在进行水稻的数字化考种、表型与基因关联分析和数字农业仿真模拟时,需要大量的谷粒表型信息作数据支撑。本文提出了一种基于三维点云的谷粒高通量表型信息自动提取方法,能同时自动获取谷粒的三维模型和40个表型参数,实现谷粒形状的定量和定性描述。首先,通过对谷粒点云数据进行聚类分析,完成谷粒点云的分类;其次,实现谷粒的三维重建,对谷粒离散点云进行柱面构网,获取谷粒点云的三维模型数据;最后,根据不同表型参数的特点,实现了谷粒的三维表面积和体积、长、宽、高、3个主成分剖面的周长和面积等11个基本参数与长宽比、长高比和体积比等11个衍生参数以及18个形状因子的自动提取。利用Handyscan 700型手持式激光扫描仪获取的谷粒高精度点云数据进行实验,成功实现了谷粒表型参数的自动提取,测量结果可达毫米级。基于主成分方法分析了各表型参数的权重。以游标卡尺测量值和Geomagic Studio测量值作为真值,长、宽、高的平均相对误差为1.14%、1.15%和1.62%,体积和表面积的相对误差为零,3个主成分剖面面积的平均相对误差为1.82%、2.12%和2.43%。本文方法与人工测量方法及软件测量方法相比,精度相当,且具有批量、自动、人工干预少(仅数据采集阶段需要人工操作)以及效率高的特点。 展开更多
关键词 谷粒 表型信息 点云 自动化 批处理
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结合表型信息的阿尔兹海默症图卷积神经网络分类方法研究 被引量:10
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作者 李雨明 何璇 +2 位作者 朱宏博 盖卓琛 周龙杰 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期177-187,共11页
阿尔兹海默症(AD)的早期检测与发现具有重要的临床和社会意义。由于AD患者的功能性脑网络拓扑性质存在异常变化,并且不同表型类型人群中阿尔兹海默症的患病率也存在着较大差异,因此将脑网络特征和表型信息结合构建训练特征,用于阿尔兹... 阿尔兹海默症(AD)的早期检测与发现具有重要的临床和社会意义。由于AD患者的功能性脑网络拓扑性质存在异常变化,并且不同表型类型人群中阿尔兹海默症的患病率也存在着较大差异,因此将脑网络特征和表型信息结合构建训练特征,用于阿尔兹海默症不同阶段的分类。同时,图卷积神经网络(GCN)分类方法被证明是目前对图数据学习任务的最佳选择,因此将GCN应用到AD的分类研究中,完成对健康对照(CN)、早期轻度认知障碍(EMCI)、晚期轻度认知障碍(LMCI)和AD等4种类型的分类。采用群体图卷积神经网络的基本框架,对ADNI数据库中300个被试进行分类,并分别在群体图被试间的相似度和被试的脑网络特征这两个方面提出改进方法。在被试间的相似度方面,使用相加法、提高初值法、仅特征相似度、仅表型相似度以及其他4种组合法进行其他表型图结构的构建;在被试的脑网络特征方面,结合多模态的思想,将表型信息转换为二元特征,与脑网络特征拼接,作为分类特征。除此之外,还分别尝试使用不同种表型信息进行试验。最后利用10折交叉法进行验证,结果表明两方面的改进都能一定程度上提高准确率,仅使用脑网络相似度作为图构建的边权,不做降维处理的表型信息(年龄或性别)作为被试(节点)的特征,分类准确率最优。与原方法群体图卷积神经网络相比,可将准确率从80%提高到82%。说明脑网络特征和表型信息都是脑疾病分类任务中的重要特征,有助于提高分类任务的准确率,因此具有一定的研究意义。 展开更多
关键词 阿尔兹海默症 脑网络分类 图卷积神经网络 表型信息
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作物表型信息获取机器人底盘设计与试验 被引量:9
8
作者 徐圣林 朱立成 +3 位作者 韩振浩 王瑞雪 徐庆钟 贾晓峰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期388-399,共12页
为进一步提升农业机器人底盘田间适应性和行驶稳定性,面向我国山东地区小麦表型信息获取作业场景,设计了一种四轮独立驱动转向的农业机器人底盘。根据小麦种植农艺需求和行驶地形环境,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。分别开展... 为进一步提升农业机器人底盘田间适应性和行驶稳定性,面向我国山东地区小麦表型信息获取作业场景,设计了一种四轮独立驱动转向的农业机器人底盘。根据小麦种植农艺需求和行驶地形环境,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。分别开展了底盘驱动部件、转向部件以及摆臂平衡部件设计,并进行了参数校核和元件选型。建立了关键部件ANSYS有限元模型,分别进行了摆臂平衡机构的应力形变分析和车架振动模态模拟,仿真结果表明,摆臂平衡机构的强度和刚度均能满足设计要求,车架能够有效避免因地形激励产生的共振。建立底盘ADAMS动力学仿真模型,分别进行纵向、横向稳定性分析和单侧凸起、凹坑越障性分析,仿真结果表明,底盘横纵向稳定性能够满足设计要求,摆臂平衡机构能够有效补偿单侧障碍造成的质心高度变化,提高了底盘的行驶稳定性。田间试验表明,机器人底盘具有良好的行驶性能,硬质地面直线行驶平均偏驶率为0.51%,田间地面平均偏驶率为1.13%。原地转向中心点偏移量为3.1 mm,阿克曼转向最小转向半径为1125 mm。纵向翻倾角为34°,横向翻倾角为28°。单侧越障最大高度为160 mm,单侧跨坑最大深度为160 mm。 展开更多
关键词 机器人底盘 表型信息获取 独立驱动转向
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水肥胁迫对基于时间序列图像的苗木表型信息的影响 被引量:2
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作者 杨琨琪 张慧春 +1 位作者 张萌 边黎明 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期61-70,共10页
【目的】构建多视角植物表型信息采集平台,以固定时间间隔获取水肥胁迫处理下苗木图像,从形态变化中提取表征簸箕柳苗木水肥胁迫的应激反应表型参数,为苗木栽培和精确水肥管理提供参考。【方法】构建一套多视角表型信息采集平台,探讨一... 【目的】构建多视角植物表型信息采集平台,以固定时间间隔获取水肥胁迫处理下苗木图像,从形态变化中提取表征簸箕柳苗木水肥胁迫的应激反应表型参数,为苗木栽培和精确水肥管理提供参考。【方法】构建一套多视角表型信息采集平台,探讨一种基于时间序列图像的苗木表型信息提取方法,采用近似拼接算法将局部植株图像有效拼接成完整植株图像,基于多视角图像提出株高、主茎直径等表型信息的提取算法及株高可视化算法。以簸箕柳为研究对象开展水肥胁迫试验,设置水分因素和氮肥因素,包括正常水分处理与干旱胁迫处理2个水平以及6个氮肥水平,对比观察时间序列下簸箕柳株高和主茎直径的变化情况。【结果】1)图像近似拼接算法相较于传统直接拼接算法和暴力拼接算法在多视角表型信息采集平台上具有更好适应性,能够很好消除拼接痕迹,实现图像无缝拼接。2)多视角下株高提取算法的决定系数(R^(2))为0.96、主茎直径提取算法的R^(2)为0.74,能够解决单视角下因植物叶片遮挡导致的株高测量不准确和主茎直径无法测量等问题。3)整个生长周期时间序列下,簸箕柳苗木平均株高和主茎直径随时间的变化受不同水分处理显著影响,正常水分处理簸箕柳苗木平均株高和主茎直径分别为33.6 cm和2.49 mm,干旱胁迫处理簸箕柳苗木平均株高和主茎直径分别为22.8 cm和2.25 mm,正常水分处理簸箕柳苗木平均株高和主茎直径相比干旱胁迫处理高47.4%和10.7%。4)整个生长周期时间序列下,簸箕柳苗木平均株高和主茎直径在6个氮肥水平呈现出显著差异性,随氮肥含量增加呈先增加后降低趋势。正常水分处理下,除T5处理组外,其他组平均株高和主茎直径均高于CK处理组,其中T2处理组生长速率最高,速率分别为1.92 cm·d^(-1)和0.075 mm·d^(-1);干旱胁迫处理下,T1、T2处理组平均株高高于CK处理组,其中T2处理组平均生长速率最高,平均株高和主茎直径生长速率分别为1.05 cm·d^(-1)和0.035 mm·d^(-1)。【结论】基于连续图像序列的分析处理方法在监测苗木表型信息中具有可靠性和实用性。当氮肥含量不足时,植物生长速度放缓,当氮肥含量过量时,会抑制植物生长速度甚至出现烧苗等情况。综合株高与主茎直径,正常水分处理下T2处理组(尿素每盆0.1 g,扦插种植第40天再施加尿素每盆0.1 g)为最佳施肥指标。 展开更多
关键词 表型信息 时间序列图像 株高 主茎直径 水肥胁迫
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用于作物表型信息边缘计算采集的认知无线传感器网络分簇路由算法 被引量:8
10
作者 汪进鸿 韩宇星 《智慧农业(中英文)》 2020年第2期28-47,共20页
随着无线终端数量的快速增长和多媒体图像等高带宽传输业务需求的增加,农业物联网相关领域可预见地会出现无线频谱资源紧缺问题。针对基于传统物联网的作物表型信息采集系统中存在由于节点密集部署导致数据传输过程容易出现频谱竞争、... 随着无线终端数量的快速增长和多媒体图像等高带宽传输业务需求的增加,农业物联网相关领域可预见地会出现无线频谱资源紧缺问题。针对基于传统物联网的作物表型信息采集系统中存在由于节点密集部署导致数据传输过程容易出现频谱竞争、数据拥堵的现象以及固定电池的网络由于能耗不均衡引起监测周期缩减等诸多问题,本研究建立了一个认知无线传感器网络(CRSN)作物表型信息采集模型,并针对模型提出一种引入边缘计算机制的动态频谱和能耗均衡(DSEB)的事件驱动分簇路由算法。算法包括:(1)动态频谱感知分簇,采用层次聚类算法结合频谱感知获取的可用信道、节点间的距离、剩余能量和邻居节点度为相似度对被监控区域内的节点进行聚类分簇并选取簇头,构建分簇拓扑的过程对各分簇大小的均衡性引入奖励和惩罚因子,提升网络各分簇平均频谱利用率;(2)融入边缘计算的事件触发数据路由,根据构建的分簇拓扑结构,将待检测各区域变化异常表型信息触发事件以簇内汇聚和簇间中继交替迭代方式转发至汇聚节点,簇内汇聚包括直传和簇内中继,簇间中继包括主网关节点和次网关节点-主网关节点两种情况;(3)基于频谱变化和通信服务质量(QoS)的自适应重新分簇:基于主用户行为变化引起的可用信道改变,或分簇效果不佳对通信服务质量产生的干扰,触发CRSN进行自适应重新分簇。此外,本研究还提出了一种新的能耗均衡策略去能量消耗中心化(假设sink为中心),即在网关或簇头节点选取计算式中引入与节点到sink的距离成正比的权重系数。算法仿真结果表明,与采用K-medoid分簇和能量感知的事件驱动分簇(ERP)路由方案相比,在CRSN节点数为定值的前提下,基于DSEB的分簇路由算法在网络生存期与能效等方面均具有一定的改进;在主用户节点数为定值时,所提算法比其它两种算法具有更高频谱利用率。 展开更多
关键词 认知无线传感器网络(CRSN) 作物表型信息采集 能耗均衡 分簇路由
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家禽健康信息智能感知技术研究现状与展望 被引量:1
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作者 周子轩 薛皓 +3 位作者 温鹏 谢宗奎 张琨 李丽华 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期477-494,共18页
家禽养殖业是畜牧业的重要组成,家禽的养殖方式正在向数字化和智能化迈进。精准高效地感知家禽健康信息是家禽数智化养殖的基础。人工智能技术的发展和信息采集设备的不断更新完善,为家禽健康多模态信息的感知提供了精准高效手段。本文... 家禽养殖业是畜牧业的重要组成,家禽的养殖方式正在向数字化和智能化迈进。精准高效地感知家禽健康信息是家禽数智化养殖的基础。人工智能技术的发展和信息采集设备的不断更新完善,为家禽健康多模态信息的感知提供了精准高效手段。本文阐述了基于图像、加速度信息、无线射频、音频等多种模态在家禽的外表形态、行为和体温3方面信息感知的研究进展。对国内外家禽健康多模态信息感知的设备和技术进行了系统分析,在此基础上总结了不同模态的感知优缺点,并结合采集设备的适用情况,对各类模态感知研究所面临的问题进行了讨论。最后从提高算法的感知精度、实时性和鲁棒性等方面指出了家禽健康信息智能感知的发展趋势。 展开更多
关键词 家禽 智慧养殖 表型信息 智能感知 多模态
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基于立体视觉的玉米雄穗三维信息提取 被引量:10
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作者 韩东 杨贵军 +5 位作者 杨浩 邱春霞 陈明杰 温维亮 牛庆林 杨文攀 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期166-173,共8页
玉米雄穗的表型信息对玉米育种研究具有重要的参考意义。该研究以自动获取玉米雄穗三维表型信息为目的。通过对雄穗样本进行多视角摄影处理来重建其三维模型。对重建的三维点云数据运用基于密度聚类的方法统计其分枝数信息,运用Delaunay... 玉米雄穗的表型信息对玉米育种研究具有重要的参考意义。该研究以自动获取玉米雄穗三维表型信息为目的。通过对雄穗样本进行多视角摄影处理来重建其三维模型。对重建的三维点云数据运用基于密度聚类的方法统计其分枝数信息,运用Delaunays三角网方法计算其外包络体积信息,并基于点云信息对雄穗主轴和最大穗冠的结构参数进行计算,同时定义了相关表型参数。用实测结果验证计算结果:分枝数统计结果的最大绝对误差为2,RMSE(root mean square error)为1.03,n RMSE(normalized root mean square error)为0.05;主轴长度,主轴最大/最小直径,最大穗冠高度和最大穗冠直径的R^2分别为0.99,0.82,0.83,0.97和0.93,均达到极显著相关水平。研究提出的相关表型参数和其提取方法在育种研究中具有应用潜力,为田间高通量雄穗信息的快速提取提供了参考。 展开更多
关键词 作物 机器视觉 三维重建 玉米雄穗 数码相机 雄穗表型信息
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田间作物表型检测平台设计与试验 被引量:13
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作者 卢少志 杨蒙 +3 位作者 杨万能 叶军立 李为坤 宋鹏 《华中农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期209-218,共10页
为高灵活度、稳定有效地获取田间作物表型信息,设计了一种四轮独立驱动、独立转向的田间作物表型检测平台,该平台主要包括行走系统、控制系统和表型信息采集系统,采用Creo软件对平台进行结构设计并对主体框架不同工况进行有限元仿真分... 为高灵活度、稳定有效地获取田间作物表型信息,设计了一种四轮独立驱动、独立转向的田间作物表型检测平台,该平台主要包括行走系统、控制系统和表型信息采集系统,采用Creo软件对平台进行结构设计并对主体框架不同工况进行有限元仿真分析。以西门子1200系列PLC为主控制器开发了一套控制系统,实现平台的原地转向、横向移动和阿克曼转向模式控制,采用基于模糊PID的四轮协同控制方法实现了四轮同步运动。设计的检测平台可根据检测需求挂载RGB相机、热红外相机、高光谱相机等不同传感器进行表型信息采集,并在采集过程中形成移动暗室,有效降低外界环境对表型信息采集效果的影响。田间试验结果显示:设计的检测平台在满电量状况下单次不间断作业可达6 h;四轮协同运动试验结果显示,车轮转速最大偏差率为1%,在水泥地面和田间直线行驶时平均偏移率分别为2.14%和2.57%,具有良好的移动稳定性;挂载RGB和热红外相机进行作物表型信息获取时,每小时可检测120个田间育种小区;在不同时间段,分别采集非暗室环境与暗室环境下棉花RGB图像并提取叶面积,结果表明平台所采集RGB图像更加稳定可靠;对暗室环境下RGB图像、热红外和高光谱图像进行采集分析,结果表明该平台所采集图像均质量良好且可获得有效信息。 展开更多
关键词 田间作物 表型信息 表型检测 移动暗室 模糊控制 作物信息采集 图像采集 作物育种
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基于YOLO v5的植物叶绿素含量估测与可视化技术 被引量:12
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作者 张慧春 张萌 +2 位作者 边黎明 葛玉峰 李小平 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期313-321,共9页
为快速估测并直观显示植物叶绿素含量的冠层分布,以苗期的簸箕柳作为研究对象,构建了一套多视角表型信息采集平台,通过目标检测算法YOLO v5检测识别出植物分枝区域并提取不同色彩空间下的主枝部分分层色彩因子,对比多种模型回归方法,将... 为快速估测并直观显示植物叶绿素含量的冠层分布,以苗期的簸箕柳作为研究对象,构建了一套多视角表型信息采集平台,通过目标检测算法YOLO v5检测识别出植物分枝区域并提取不同色彩空间下的主枝部分分层色彩因子,对比多种模型回归方法,将多组色彩因子组合与手持式叶绿素含量测定仪测得的SPAD进行反演建模,得到拟合度最高的色彩因子组合回归模型;将该模型应用于整株苗木图像来表征SPAD的冠层分布,实现叶绿素含量在整株植物分布上的可视化。结果表明:通过对比多种回归算法下不同色彩因子组合模型与SPAD指数的相关性,发现在RGB空间下由色彩因子R、G、B、G/R、G/B构建的对数项岭回归算法拟合模型效果最佳,其拟合度最高(R^(2)为0.73),且误差最小(RMSE为2.16)。本文通过采集多视角图像,基于YOLO v5目标检测模型识别出植物主枝冠层区域,得到叶绿素含量冠层分布的最佳估测模型并进行可视化,可实现植物苗期生长的监测与植物长势的快速评判,为氮胁迫早期诊断和氮肥科学施加提供技术指导。 展开更多
关键词 簸箕柳 叶绿素含量 估测拟合模型 表型信息 多视角图像 可视化
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基于多光谱成像与机器学习的植物叶绿素含量反演 被引量:3
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作者 范学星 张慧春 +2 位作者 邹义萍 黄玉萍 边黎明 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期78-88,共11页
【目的】利用多光谱图像光谱信息快速准确检测植物叶绿素含量,为植物生长监测、胁迫诊断与精确管理提供参考依据和技术指导。【方法】以冬青科中1年生苗期的大别山冬青和北美冬青为研究对象,构建一套基于多光谱相机RedEdge-MX近端提取... 【目的】利用多光谱图像光谱信息快速准确检测植物叶绿素含量,为植物生长监测、胁迫诊断与精确管理提供参考依据和技术指导。【方法】以冬青科中1年生苗期的大别山冬青和北美冬青为研究对象,构建一套基于多光谱相机RedEdge-MX近端提取植物表型信息的系统,采集成熟期和生长期2个品种冬青叶片的蓝色、绿色、红色、近红外、红边5个波段的多光谱图像,处理得到每个叶片各波段处的光谱反射率。将得到的光谱反射率与使用手持式叶绿素含量测定仪测得的叶绿素相对含量(SPAD)进行相关性分析,采用传统支持向量回归(SVR)算法与网格搜索算法(GS)、遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)进行反演建模,对比得到拟合度最高的反演模型,实现利用多光谱图像光谱信息快速准确检测植物叶绿素含量。【结果】对比传统SVR算法与优化后GS-SVR算法、GA-SVR算法和PSO-SVR算法得到反演模型的光谱反射率与SPAD相关性,其模型拟合度分别为R_(1)^(2)=0.24,均方根误差RMSE_(1)=0.160;R_(2)^(2)=0.72,RMSE_(2)=0.097;R_(3)^(2)=0.84,RMSE_(3)=0.073;R_(4)^(2)=0.91,RMSE_(4)=0.066。校正决定系数R^(2)_(adjusted)1=0.23,平均绝对误差MAE_(1)=0.119;R^(2)_(adjusted2)=0.71,MAE_(2)=0.069;R^(2)_(adjusted3)=0.83,MAE_(3)=0.050;R^(2)_(adjusted4)=0.87,MAE_(4)=0.044。【结论】综合对比发现,优化后的PSO-SVR算法反演预测效果表现最佳。本研究通过采集植物多光谱图像,采用对比优化后的PSO-SVR算法得到5个波段光谱反射率与SPAD的最优反演模型,预测模型的准确性和鲁棒性增加,可以实现植物叶片叶绿素含量的快速检测。同时,本研究结果推广应用至遥感层面,可以实现对大面积区域内的植被叶绿素进行反演,能够为精确林业苗木生长监测、胁迫诊断与动态调控提供理论基础和技术支撑。 展开更多
关键词 多光谱图像 叶绿素含量 表型信息 粒子群优化算法 支持向量回归
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基于机器视觉的鲤、鲫鱼性状测量系统的设计与实现 被引量:3
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作者 周晓林 马超 +7 位作者 王兆平 杨慧 王延晖 张开松 穆林 张芹 杨兴丽 李治勋 《渔业现代化》 CSCD 2022年第6期108-117,共10页
在鱼类育种、渔业资源调查和水产养殖的过程中,均需要对鱼体的体长、体厚、体高等性状参数进行测量。传统测量方法主要采用人工测量方式,劳动强度大、效率低、测量精度低。利用机器视觉技术进行鱼类性状测量可以有效提高测量效率和精度... 在鱼类育种、渔业资源调查和水产养殖的过程中,均需要对鱼体的体长、体厚、体高等性状参数进行测量。传统测量方法主要采用人工测量方式,劳动强度大、效率低、测量精度低。利用机器视觉技术进行鱼类性状测量可以有效提高测量效率和精度,易于实现自动化。本研究基于机器视觉技术,设计了一个一体化性状测量平台,将鱼类图像采集与分析、体质量与可量性状测量、PIT扫码集成到一个平台,可实现对鲤、鲫鱼性状参数的精确测量。对鱼体2D图像进行性状测量时,需要进行像素校准,由于每条鱼体厚不同,传统的固定像素校准平面在鱼体厚较大时,难以实现精确测量。本研究设计了一种像素校准方法,即在采集鱼体图像时,通过距离传感器测定鱼体体厚,根据体厚大小,确定每条鱼轮廓面的像素校准参数,减小测量误差,提高鱼体可量性状测量的准确性。以鲤、鲫鱼人工测量结果作为对照,比较该系统的测量误差,结果显示,随着鱼体体厚的增加,体长、体高、头长、尾柄长、尾柄高、体厚等参数的相对测量误差没有显著增大。体高和体长相对误差最大值为1.05%、-1.39%;头长、尾柄高、尾柄长和体厚等相对误差最大值分别为1.73%、-2.79%、-2.88%和-2.1%,绝对误差值均小于1 mm。体质量相对误差最大值为-0.36%。该系统满足鲤、鲫鱼性状测量要求。 展开更多
关键词 机器视觉 鱼类性状 性状测量 表型信息
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无人机多光谱遥感在农作物生长监测中的应用综述 被引量:14
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作者 封伟祎 朱俊科 +3 位作者 彭文宇 宋晓斐 毕爱君 车海龙 《农业与技术》 2023年第21期42-46,共5页
遥感技术是掌握作物生长发育情况的常用方法,无人机遥感技术的使用具有简单、有效、廉价的优点,近年来更广泛的运用在农业中。多光谱相机可以在近红外波段和红边波段获得数据,利用光谱数据及时地进行作物估产、生长检测和营养评估工作,... 遥感技术是掌握作物生长发育情况的常用方法,无人机遥感技术的使用具有简单、有效、廉价的优点,近年来更广泛的运用在农业中。多光谱相机可以在近红外波段和红边波段获得数据,利用光谱数据及时地进行作物估产、生长检测和营养评估工作,并具有成本低、稳定性高、数据量小和覆盖面积广的特征,在较大面积的区域调查中具有广阔的应用。叶绿素含量、叶面积指数、氮素含量等农学参数与作物的长势密切相关,通过这些参数可以实时诊断作物的营养状况及病虫害状况,根据作物的实际情况来进行精准管理与调控。本文从遥感无人机与多光谱相机的类型和特征、多光谱在作物表型信息监测上的主要应用、农作物灾害检测3个方面作了详尽的综述,希望为无人机多光谱遥感技术在作物生产的精细化作业提供借鉴。 展开更多
关键词 无人机 多光谱遥感 表型信息 灾害监测 作物监测
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利用基因组选择加快动物遗传育种的探讨
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作者 窦炳玲 《中国畜牧业》 2023年第10期57-58,共2页
在目前动物遗传育种研究工作中,动物的选种选育至关重要,而选种选育的核心在于育种值估计的准确性。基因组选择是一种新的分子育种技术,其使用全基因组的高密度标记来进行个体基因组估计育种值的预测。主要根据参考群体中每个个体的表... 在目前动物遗传育种研究工作中,动物的选种选育至关重要,而选种选育的核心在于育种值估计的准确性。基因组选择是一种新的分子育种技术,其使用全基因组的高密度标记来进行个体基因组估计育种值的预测。主要根据参考群体中每个个体的表型信息和单核苷酸多态性(SNP)基因型评估每个SNP位点的效应值. 展开更多
关键词 动物遗传育种 基因组选择 估计育种值 分子育种技术 选种选育 育种值估计 表型信息 效应值
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Field analysis of metallogenic information and its application 被引量:3
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作者 毛先成 胡超 +3 位作者 周尚国 张宝一 汪凡云 曾文波 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2011年第1期196-207,共12页
Focusing on the issue to deal with inadequate extraction of metallogenic information especially geological information,a new method of extracting metallogenic information based on field model,i.e.the field analysis me... Focusing on the issue to deal with inadequate extraction of metallogenic information especially geological information,a new method of extracting metallogenic information based on field model,i.e.the field analysis method of metallogenic information,was proposed.In addition,a case study by using the method of the extraction of metallogenic information from the west Guangxi and southeast Yunnan district as an example was performed.The representation method for the field models of metallogenic information,including the metallogenic influence field model and the metallogenic distance field model,was discussed by introducing the concept of the field theory,based on the characteristic analysis of the distance gradualness and the influence superposition of metallogenic information.According to the field theory superposition principle and the spatial distance analysis method,the mathematical models for the metallogenic influence field and the metallogenic distance field of point,line and area geological bodies were derived out by using parameter equation and calculus.Based on the metallogenic background analysis,the metallogenic information field models of synsedimentary faults and manganese sedimentary basins were built.The relationship between the metallogenic information fields and the manganese mineralization distribution was also investigated by using the method of metallogenic information field analysis.The instance study indicates that the proposed method of metallogenic information field analysis is valid and useful for extracting the ore-controlling information of synsedimentary faults and manganese sedimentary basins in the study area,with which the extraction results are significant both statistically and geologically. 展开更多
关键词 metallogenic information field model metallogenic prognosis manganese ore
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