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农业电气化品牌专业建设与实践——以南京农业大学为例
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作者 陈彩蓉 孙玉文 +1 位作者 吕成绪 胡飞 《南方农机》 2024年第9期160-162,共3页
文章结合社会需求和人才培养目标,以南京农业大学农业电气化专业为例,分析目前农业电气化专业建设过程中遇到的问题,探索农业电气化品牌专业建设的路径和方法。建议通过制订适合社会需求与竞争需要的农业电气化专业人才培养方案、优化... 文章结合社会需求和人才培养目标,以南京农业大学农业电气化专业为例,分析目前农业电气化专业建设过程中遇到的问题,探索农业电气化品牌专业建设的路径和方法。建议通过制订适合社会需求与竞争需要的农业电气化专业人才培养方案、优化课程体系、构建实践教学体系、加强虚拟仿真实验教学资源建设、加强校内外实习基地建设等措施,切实推进农业电气化品牌专业建设,以进一步提高人才培养质量,向社会输送优秀的农业电气化专业人才。 展开更多
关键词 农业电气化 品牌专业 人才培养
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人工智能在畜禽养殖机器人中的应用与展望
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作者 王克林 刘龙申 +3 位作者 陈金鑫 李鹏 OKINDA Cedric 沈明霞 《智能化农业装备学报(中英文)》 2025年第2期44-57,共14页
我国畜禽养殖量常年居于世界前列,不仅养殖种类齐全,且产业链与相关配套完整,在农业产业中占有举足轻重的地位。近年来,由于规模化养殖的快速发展以及动物疫病流行、劳动力短缺等因素,养殖产业对智能化、无人化的养殖设备提出了更高的... 我国畜禽养殖量常年居于世界前列,不仅养殖种类齐全,且产业链与相关配套完整,在农业产业中占有举足轻重的地位。近年来,由于规模化养殖的快速发展以及动物疫病流行、劳动力短缺等因素,养殖产业对智能化、无人化的养殖设备提出了更高的需求。其中,养殖机器人作为实现智慧化养殖的重要载体,可有效替代或协助人类完成部分工作,且对于提升动物福利、提高生产效率、减少污染浪费等方面具有重大意义和广阔前景。本研究综述了图像识别、深度学习、强化学习、自主导航等智能技术及热红外相机、深度相机、激光雷达等关键零部件在养殖机器人上的应用,并介绍了其可实现的例如动物生理信息检测、行为姿态识别、环境监测调控、饲料蛋奶管理等多种功能。此外,由于我国自动化养殖产业起步较晚,目前与发达国家仍存在一定差距,因此,本研究亦针对目前国内外智能化养殖机器人的产业现状和方向进行了介绍,并探讨了其背后发展历程、市场前景和政策支撑。本研究还展望了未来智能养殖行业的发展,指出了当前技术在经济性、稳定性、动物接受度等方面存在的挑战,并提出了未来可能的前进方向和改进目标,旨在为相关研究人员进一步推动技术革新和产业应用提供参考。 展开更多
关键词 人工智能 农业机器人 智慧养殖 深度学习 畜禽养殖
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多模态技术在智能养鸡工厂中的研究现状与展望 被引量:1
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作者 唐瑜嵘 解彬彬 +2 位作者 刘龙申 姚文 沈明霞 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第3期515-527,共13页
智能养鸡工厂是我国家禽业发展的必然趋势。规模化养鸡过程中往往伴随着众多数据,运用智能化手段对其进行采集与分析对于降低工作人员劳动成本、避免疾病扩散、提高养殖收益具有重要意义。利用多模态技术对鸡养殖过程中的数据进行多维... 智能养鸡工厂是我国家禽业发展的必然趋势。规模化养鸡过程中往往伴随着众多数据,运用智能化手段对其进行采集与分析对于降低工作人员劳动成本、避免疾病扩散、提高养殖收益具有重要意义。利用多模态技术对鸡养殖过程中的数据进行多维度采集、融合分析,能有效调控笼舍环境,及时、准确识别鸡只异常疾病,促使养殖人员及时干预、治疗。本文概述了多模态技术智能养鸡工厂中数据采集、融合的方法,分析多模态技术在鸡舍环境与鸡只生理信息监测、个体信息与行为分析、异常监测与疾病识别方面的研究现状,探讨了多模态技术在智能养鸡工厂中应用的关键挑战,并对今后智能养鸡工厂中多模态技术应用进行了展望,为我国智能养鸡工厂大数据平台建设提供参考。 展开更多
关键词 多模态技术 鸡病识别 数据分析 智能养殖
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人工智能技术在畜禽养殖业的发展现状与展望 被引量:28
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作者 唐瑜嵘 沈明霞 +1 位作者 薛鸿翔 陈金鑫 《智能化农业装备学报(中英文)》 2023年第1期1-16,共16页
畜禽养殖业是我国农业的重要组成,持续增长的养殖规模对养殖技术的智能化要求不断提升,伴随着养殖人才的缺失,对于养殖技术的智能化、无人化需求日益增多。目前我国养殖产业正处于智慧畜牧业初级阶段,智能化技术正在逐步运用于畜禽养殖... 畜禽养殖业是我国农业的重要组成,持续增长的养殖规模对养殖技术的智能化要求不断提升,伴随着养殖人才的缺失,对于养殖技术的智能化、无人化需求日益增多。目前我国养殖产业正处于智慧畜牧业初级阶段,智能化技术正在逐步运用于畜禽养殖产业,处于刚起步阶段。通过归纳国内外专家学者应用于畜禽养殖产业人工智能领域的机器学习、图像识别、专家系统、神经网络、自然语言处理等技术,分析当前人工智能技术在畜禽养殖业中环境控制、精准饲喂、健康管理、蛋奶管理以及粪污处理等主要应用场景及发展历程。并基于当下国内外主流的人工智能技术在畜禽养殖领域的应用,以及机器人技术在替代人工进行养殖作业的发展进行阐述,通过研究学者与生产人员的不断努力,人工智能技术在常规的饲喂、环控和粪污处理方面取得了逐步的应用,畜禽养殖生产管理智能机器人方面也有消杀机器人、拾蛋机器人、挤奶机器人、智能巡检机器人、清粪机器人等。但由于我国智能养殖产业起步较晚,并没有形成自主研发、集成式智能养殖装备和智能养殖技术,在养殖动物福利方面缺乏关注,养殖过程中所产生污染较为严重。在此基础上提出了要基于国产芯片研判多功能养殖机器人的建议。借鉴畜牧业发达国家经验,展望我国智能化畜禽养殖场的人工智能技术应用的产业需求、发展前景,提出技术研究和产业应用建议,本研究旨在为未来人工智能技术在畜禽养殖领域的发展提供一定的思路。 展开更多
关键词 畜禽养殖 智慧养殖 人工智能 图像识别 精准饲喂 机器人
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母猪精准养殖智能感知技术研究进展 被引量:4
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作者 刘龙申 柳荦 +2 位作者 周杰 欧扬森 薛鸿翔 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期635-648,共14页
母猪的生长状况、繁殖性能与健康状况是猪场管理的重要生产要素,直接关系到猪场的经济效益。我国母猪养殖还存在生产管理智能化水平低、健康管理效率低、生产力水平低等突出问题,制约了我国养殖业的高质量发展。本文从母猪生长信息感知... 母猪的生长状况、繁殖性能与健康状况是猪场管理的重要生产要素,直接关系到猪场的经济效益。我国母猪养殖还存在生产管理智能化水平低、健康管理效率低、生产力水平低等突出问题,制约了我国养殖业的高质量发展。本文从母猪生长信息感知技术、繁殖行为监测技术、健康状态感知技术等3个方面,总结了母猪精准养殖管理中生长、生理、健康监测的研究和发展现状,分析了母猪精准养殖技术的薄弱环节,对母猪养殖智慧管控系统的建设提出了建议,并对未来的发展趋势进行了展望,以期为我国养猪业绿色高效智能转型升级与智能养猪工厂的建设提供参考。 展开更多
关键词 精准养殖 母猪 养猪场 智能感知 行为表型监测 健康管理
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基于SF-Transformer的智能教育平台短期电力负荷预测研究 被引量:3
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作者 冯艳丽 周宇 +2 位作者 黄福兴 万俊岭 袁培森 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期173-182,共10页
建设智能教育平台是推动教育智能化的一个重要过程,但智能教育平台依赖的人工智能模型在训练过程中会消耗大量电力,因此,开展短期电力负荷预测对建设智能教育平台具有重要意义.针对在考虑多个属性开展短期电力负荷预测时,由于部分属性... 建设智能教育平台是推动教育智能化的一个重要过程,但智能教育平台依赖的人工智能模型在训练过程中会消耗大量电力,因此,开展短期电力负荷预测对建设智能教育平台具有重要意义.针对在考虑多个属性开展短期电力负荷预测时,由于部分属性与电力负荷数据的相关性不强并且Transformer无法捕捉电力负荷数据的时间相关性,而导致电力负荷预测不够准确的问题,基于SR(Székely and Rizzo)距离相关系数、融合时间定位编码和Transformer,提出了一种短期电力负荷预测模型SF-Transformer.SF-Transformer通过SR距离相关系数对影响电力负荷数据的属性进行筛选,选择与电力负荷数据之间SR距离相关系数较大的属性.SF-Transformer采用一种全局时间编码与局部位置编码相结合的融合时间定位编码,有助于模型全面获取电力负荷数据的时间定位信息.在数据集上开展了实验,实验结果表明SF-Transformer与其他模型相比,在两种时长上进行电力负荷预测具有更低的均方根误差和平均绝对误差. 展开更多
关键词 智能教育平台 短期电力负荷预测 SR距离相关系数 融合时间定位编码 TRANSFORMER
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基于OD_SeGAN的断奶前仔猪实例分割方法
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作者 李鹏 沈明霞 +4 位作者 刘龙申 陈金鑫 薛鸿翔 衡熙 孙玉文 《农业机械学报》 北大核心 2025年第5期482-491,共10页
在猪只智慧养殖中,猪只实例分割方法是实现猪只自动化检测的关键技术之一,但在实际分割场景中,存在猪只遮挡粘连等现象,易导致分割困难。针对产房中仔猪分割困难问题,本文提出一种基于YOLO v5s和GAN(Generative adversarial network)的... 在猪只智慧养殖中,猪只实例分割方法是实现猪只自动化检测的关键技术之一,但在实际分割场景中,存在猪只遮挡粘连等现象,易导致分割困难。针对产房中仔猪分割困难问题,本文提出一种基于YOLO v5s和GAN(Generative adversarial network)的实例分割模型OD_SeGAN。该方法通过目标检测算法YOLO v5s提取出仔猪目标,并输入至语义分割算法GAN实现分割,并使用空洞卷积替换GAN中的普通卷积,扩大网络感受野;其次,使用挤压-激励注意力机制模块,增强模型对仔猪全局特征的学习能力,提高模型的分割精度。实验结果表明,OD_SeGAN在测试集上IoU为88.6%,分别比YOLO v5s_Seg、Cascade_Mask_RCNN、Mask_RCNN、SOLO、Yolact高3.4、3.3、4.1、9.7、8.1个百分点。将OD_SeGAN应用于仔猪窝均质量估测任务中,测得仔猪窝均质量和仔猪像素点数之间皮尔逊相关系数为0.956。OD_SeGAN在实际生产场景中具有良好的仔猪分割性能,可为仔猪窝均质量估测等后续研究提供技术基础。 展开更多
关键词 仔猪 实例分割 注意力机制 GAN 窝均质量
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自然场景下轻量化番茄病害检测模型
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作者 嵇春梅 周鑫志 叶烨华 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第5期1192-1203,共12页
[目的]为解决自然场景下番茄病害检测中存在的挑战,如病害信息多样、尺度不同、叶片遮挡等,提出一种基于改进YOLOv8的轻量化模型。[方法]在主干网络中,使用GhostNetV2模块来代替部分C2f模块,抑制特征传输过程中的信息损失,同时显著减少... [目的]为解决自然场景下番茄病害检测中存在的挑战,如病害信息多样、尺度不同、叶片遮挡等,提出一种基于改进YOLOv8的轻量化模型。[方法]在主干网络中,使用GhostNetV2模块来代替部分C2f模块,抑制特征传输过程中的信息损失,同时显著减少模型参数量和计算复杂度。在颈部网络中,结合加权双向特征金字塔来改进YOLOv8的特征融合能力,通过提取融合多尺度特征,提升模型的检测准确率。提出一种多尺度特征感知模块,降低模型过拟合的风险,减小模型对相似特征的依赖性。引入WiseIoU损失作为边界框回归损失,结合动态非单调聚焦机制,利用异常值信息对模型预测结果进行评估,提高网络的整体性能。[结果]改进YOLOv8能够准确识别绝大多数常见的番茄病害,平均准确率为98.17%,检测速度达到155帧·s^(-1),明显优于YOLOv5、Faster R-CNN、SSD、RetinaNet、CenterNet以及基线YOLOv8六种对比算法。[结论]改进YOLOv8在准确性和实时性方面具有明显优势。嵌入式平台上试验结果表明,改进YOLOv8在计算资源受限的条件下,仍能实现较为准确的实时检测。 展开更多
关键词 番茄 病害检测 YOLOv8 GhostNetV2 Bi-FPN MDP WiseIoU损失
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一种轻量化CNN-Transformer的苹果叶片病害分类算法
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作者 嵇春梅 周鑫志 叶烨华 《江苏农业科学》 北大核心 2025年第9期216-224,共9页
准确识别苹果叶片病害,对于提高苹果产量和质量具有重要意义。为了解决现有的基于深度学习算法在苹果叶片病害分类识别中精度低、参数量大等问题,提出一种基于轻量化CNN-Transformer的苹果叶片病害分类模型。首先,使用数据增强技术扩充... 准确识别苹果叶片病害,对于提高苹果产量和质量具有重要意义。为了解决现有的基于深度学习算法在苹果叶片病害分类识别中精度低、参数量大等问题,提出一种基于轻量化CNN-Transformer的苹果叶片病害分类模型。首先,使用数据增强技术扩充苹果叶片病害数据集,以提高模型的泛化能力;其次,利用多层卷积操作来提取输入图像的局部特征表示,增强模型对图像细节的敏感性;设计多头局部自注意力机制模块,建立图像中不同区域之间的全局上下文依赖关系,提高模型对图像语义的理解能力;提出随机位置编码,更好地捕捉图像中的空间信息。试验结果显示,本研究模型在苹果叶片病害分类精度、GPU内存使用、分类时间方面的表现优于其他深度学习模型,能够有效识别苹果叶片病害的类型和程度;与单一Transformer模型相比,本研究模型在节约40%内存资源的同时,分类时间降低了55%,精确率、召回率、F_(1)分数分别达到98.2%、97.5%、97.3%。 展开更多
关键词 苹果叶片病害 CNN-Transformer 局部自注意力机制 随机位置编码 轻量化
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基于注意力机制的双目立体匹配家畜3D姿态估计 被引量:2
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作者 谢元澄 陈自强 +3 位作者 李添天 严心悦 姜海燕 潘增祥 《农业工程学报》 北大核心 2025年第3期163-170,共8页
在监控群养家畜的个体行为时,准确估计家畜的空间姿态对行为分析至关重要。3D姿态估计相较于传统的2D方法,在解决遮挡问题和提供精确空间信息方面具有显著优势。目前,3D姿态估计技术主要应用于人体和自动驾驶领域,这些应用通常依赖昂贵... 在监控群养家畜的个体行为时,准确估计家畜的空间姿态对行为分析至关重要。3D姿态估计相较于传统的2D方法,在解决遮挡问题和提供精确空间信息方面具有显著优势。目前,3D姿态估计技术主要应用于人体和自动驾驶领域,这些应用通常依赖昂贵的测量设备和庞大的数据集,在动物行为研究与生产管理领域难以迅速普及,因此迫切需要一种低成本且高效的动物行为姿态测量方法。为此,该研究提出一种基于双目立体匹配的家畜3D姿态估计通用方法,首先,使用改进的双目立体匹配深度学习模型获取深度信息;然后,使用基于TopDown方法的2D姿态估计模型提取目标检测框,并检测关键点;最后,将关键点位置信息映射回图像空间,并同立体匹配模型结果融合得到3D姿态信息。由于匹配精度依赖于精准的深度信息,而立体匹配的困难主要集中在薄结构和弱纹理匹配,故以注意力机制和卷积门控循环单元ConvGRU迭代恢复机制构建ACLNet立体匹配模型,通过编码图像纹理的相对深度层次,限制模型注意力集中在真实视差附近,并通过残差的方式逐步恢复高精度深度信息。通过Scence Flow数据集上的消融试验和Middlebury数据集上的泛化试验验证所提模型的有效性。试验结果表明,ACLNet在Scene Flow数据集上的端点误差(EPE)为0.45,与目前领域内最佳效果接近,相比于未使用注意力机制和ConvGRU机制的基线模型,EPE下降了0.37像素;在Middlebury等真实数据集上也取得了良好的泛化结果;在山羊深度数据集上的EPE为0.56;改进后模型在山羊3D姿态测试集上平均关节位置误差(MPJPE)达到45.7 mm,较改进前下降了21.1 mm。在以山羊为测试样本的3D姿态估计试验中,无需额外训练便可进行准确的3D姿态估计,体现了算法较强的泛化能力和通用性。该方法仅使用双目视觉图片就可准确获取3D姿态,验证了使用简单双目视觉系统实现高精度家畜3D姿态估计的可行性,为使用低成本双目相机进行3D姿态估计提供了一种可行方案。 展开更多
关键词 家畜 注意力机制 立体匹配 3D姿态估计 卷积门控循环单元
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融合无人机多时相参数的冬小麦单产估测方法 被引量:2
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作者 葛焱 朱志畅 +4 位作者 臧晶荣 张睿男 金时超 徐焕良 翟肇裕 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期344-355,共12页
为探讨无人机遥感与多时相参数融合在冬小麦单产预测中的潜力,采集了冬小麦7个生育期的无人机RGB和多光谱数据,从中分别提取光谱参数和形态参数,采用5种机器学习算法建模,比较不同生育期单产预测效果,在此基础上,筛选优势参数组合,分别... 为探讨无人机遥感与多时相参数融合在冬小麦单产预测中的潜力,采集了冬小麦7个生育期的无人机RGB和多光谱数据,从中分别提取光谱参数和形态参数,采用5种机器学习算法建模,比较不同生育期单产预测效果,在此基础上,筛选优势参数组合,分别比较不同生育期及参数组合与单产预测之间的相关性。结果表明,不同生育期及参数组合对冬小麦单产预测具有不同影响;单生育期时,灌浆期和开花期预测效果最佳,其次为抽穗期、孕穗期、成熟期、拔节期和分蘖期;多生育期时,双生育期、三生育期、四生育期组合预测精度逐渐升高,但考虑到增长幅度以及数据采集、算力开销、处理成本等因素,“拔节期+抽穗期+灌浆期”的三生育期组合经济性最高。5种机器学习算法整体预测精度从高到低分别为反向传播神经网络、随机森林、支持向量机、极端梯度提升和逐步多元回归,通过机器学习可解释性方法SHAP优选的光谱和形态参数组合虽然不同生育期有所不同,但除拔节期外,均能提高单产预测精度。研究结果可为冬小麦单产预测提供方法依据和技术参考。 展开更多
关键词 冬小麦 单产预测 无人机遥感 机器学习 多时相参数 SHAP法
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烟叶分层定量采摘测试平台设计与试验
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作者 常鹏飞 邱志丹 +3 位作者 沈少君 林志华 余洪锋 丁永前 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第8期54-57,共4页
针对烟叶分期成熟需要分层定量采摘的农艺要求,采用环形抱合采摘方式,设计一套基于环形刀切割力响应的烟叶分层定量采摘测试平台,用于测定采摘参数和验证采摘方式的可行性。在测试平台环形刀座下方布置薄膜压力传感器,通过采集切割烟叶... 针对烟叶分期成熟需要分层定量采摘的农艺要求,采用环形抱合采摘方式,设计一套基于环形刀切割力响应的烟叶分层定量采摘测试平台,用于测定采摘参数和验证采摘方式的可行性。在测试平台环形刀座下方布置薄膜压力传感器,通过采集切割烟叶时产生的切割力脉冲数量控制环形刀的切割行程,实现烟叶定量采摘功能;通过整体升降采摘机构确定采摘的起始高度,实现烟叶的分层采摘功能。在大棚烟叶试验种植区,选取30棵烟株分别开展下、中和上部烟叶的切割力脉冲阈值测定试验,确定烟叶有效切割力计数脉冲阈值下限为25 N。在基于切割力脉冲计数的烟叶定量采摘试验中,中、下部成熟烟叶层的烟叶定量采摘正确率为100%,上部欠成熟烟叶的定量采摘正确率为86.7%。结果表明:通过采摘平台的整体升降和切割力响应脉冲计数可以实现成熟烟叶的分层定量采摘功能,为进一步开发具有更高实用性和可靠性的烟叶分层定量采摘系统提供理论和实践参考依据。 展开更多
关键词 烟叶采摘 分层定量采摘 环形切割刀 切割力响应 脉冲计数
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基于改进YOLOv7和图像融合的哺乳期死亡仔猪检测方法
13
作者 衡熙 沈明霞 +2 位作者 刘龙申 姚文 李鹏 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第2期464-475,共12页
[目的]针对人工巡检哺乳期死亡仔猪费时费力且易引起母猪应激反应等问题,提出一种基于图像配准融合和改进YOLOv7的哺乳期死亡仔猪自动化检测方法。[方法]使用KAZE特征点匹配算法将可见光图像与热红外图像进行匹配,利用几何变换将配准图... [目的]针对人工巡检哺乳期死亡仔猪费时费力且易引起母猪应激反应等问题,提出一种基于图像配准融合和改进YOLOv7的哺乳期死亡仔猪自动化检测方法。[方法]使用KAZE特征点匹配算法将可见光图像与热红外图像进行匹配,利用几何变换将配准图像空间对齐,通过Curvelet变换将待配准图像进行分解重构逆变为融合图像。以YOLOv7模型为基础,将SE注意力模块引入原始网络的Backbone部分,形成改进模型YOLOv7-SE,降低图像中低暗背景信息对目标识别的干扰,从而提升模型的检测性能。[结果]试验结果表明:模型在融合图像上的准确率、召回率与平均精度均值均高于可见光图像与热红外图像;与原始YOLOv7相比,YOLOv7-SE在准确率和召回率上分别提升3.2%和4.3%,平均单幅图片检测时间仅为6.8 ms。[结论]该模型可以实现养殖场场景下哺乳期死亡仔猪准确快速检测。 展开更多
关键词 死亡仔猪 哺乳期 图像配准融合 YOLOv7-SE
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复杂背景下草莓点云语义分割优化方法
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作者 谢元澄 陈自强 +3 位作者 许忠义 严心悦 姜海燕 梁敬东 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第2期476-487,共12页
[目的]针对田间背景噪声干扰、草莓果实体积小且伴随遮挡的难点,本文利用3D视觉技术实现草莓准确识别和定位,为机器人自动采摘提供技术支持。[方法]使用Intel Realsense D435i深度相机采集不同光照、季节和遮挡条件下的草莓点云数据,构... [目的]针对田间背景噪声干扰、草莓果实体积小且伴随遮挡的难点,本文利用3D视觉技术实现草莓准确识别和定位,为机器人自动采摘提供技术支持。[方法]使用Intel Realsense D435i深度相机采集不同光照、季节和遮挡条件下的草莓点云数据,构建包含3个类别的数据集,分别为无遮挡、低遮挡、高遮挡。结合多阈值统计滤波和ROI提取技术对点云数据进行预处理,过滤噪声;以PointNet++为基础模型,对点云数据直接提取特征,并在PointNet++基础上提出一种针对复杂背景下小尺度目标的语义分割模型SS-PointNet++,利用点云的多种特征信息作为网络输入特征,构建采样层、分组层,并通过PointNet提取局部特征,使用最远点采样法对点云取样并最大程度覆盖到整个点集,针对小尺度目标设计3种不同半径的球查询(ball query)来获取局部特征,改进SA层和FP层的结构,使其能够适应低密度点云。[结果]对未经预处理的点云进行分割时,有0.74%的概率出现离群点的误判问题,而对预处理后的单张点云图像进行语义分割的用时平均减少了3.47 s。点云图像测试结果表明,SS-PointNet++模型的平均准确率达到86.95%,比优化前提升了19.54百分点,平均交并比为0.740。在光照充足且无遮挡的草莓上,该模型的语义分割准确率高达95.36%,而在暗光环境下,该模型的平均准确率也能达到81.34%。[结论]SS-PointNet++模型提升了小尺度目标点云的语义分割效果,对不同光照条件具有较强的鲁棒性,为基于3D点云的小物体和遮挡物体分割提供了一种有效的方法;本文提出的草莓遮挡类型的划分方法,对后续草莓遮挡问题提供了数据分析支持,对其他基于3D点云的小尺度物体的目标检测和遮挡问题也起到借鉴作用。 展开更多
关键词 草莓 点云 采摘机器人 计算机视觉 语义分割 深度相机
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基于无人机图像和SHAP特征筛选的小麦田间产量预测方法研究
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作者 朱志畅 葛焱 +4 位作者 臧晶荣 李庆 金时超 徐焕良 翟肇裕 《麦类作物学报》 北大核心 2025年第2期264-274,共11页
为了探寻适宜的小麦产量预测模型并提高其精度,从冬小麦灌浆期的无人机多光谱和RGB图像中提取了14种光谱参数和28种形态参数作为特征变量,利用线性回归、随机森林、神经网络等10种机器学习方法构建小麦田间产量预测模型,并比较了模型间... 为了探寻适宜的小麦产量预测模型并提高其精度,从冬小麦灌浆期的无人机多光谱和RGB图像中提取了14种光谱参数和28种形态参数作为特征变量,利用线性回归、随机森林、神经网络等10种机器学习方法构建小麦田间产量预测模型,并比较了模型间预测能力的差异;同时,引入机器学习事后可解释性方法SHAP对输入的特征变量进行重要性分析和筛选,了解其提高模型预测能力的效果。结果表明:(1)10种机器学习模型中,误差逆传播神经网络BPNN的产量预测表现最好(r^(2)=0.826,RMSE=0.094 t·hm^(-2));(2)根据SHAP确定的特征变量重要性排序,花青素反射指数ARI和三维冠层体积Volume对于预测结果的影响最大,占全部特征重要性总和的45.48%;(3)经过SHAP特征筛选后,确定了在BPNN产量预测模型上表现最优的9个特征变量,其预测结果r^(2)为0.865,RMSE为0.075 t·hm^(-2),比使用全特征的BPNN和事前Pearson相关性分析方法在预测精度上均有提升。因此,在优选产量预测模型基础上,可采用SHAP机制对特征变量的重要性进行筛选和分析,以此进一步提高田间小麦产量预测精度。 展开更多
关键词 小麦 无人机图像 机器学习 SHAP加性解释方法 产量预测
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基于遗传算法-PLUS模型的黄河流域景观生态脆弱性多情景模拟 被引量:3
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作者 王韧 王嘉睿 +3 位作者 颜建军 贾云 郜晨 张秋泓 《生态学报》 北大核心 2025年第2期567-585,共19页
黄河流域生态保护和高质量发展是党中央作出的重大战略决策,如何科学谋划、统筹构建黄河流域土地利用和生态系统新格局极具现实意义。从多情景下景观生态脆弱性预测这一较为新颖的研究视角切入研究,在分析黄河流域1995—2020年土地利用... 黄河流域生态保护和高质量发展是党中央作出的重大战略决策,如何科学谋划、统筹构建黄河流域土地利用和生态系统新格局极具现实意义。从多情景下景观生态脆弱性预测这一较为新颖的研究视角切入研究,在分析黄河流域1995—2020年土地利用类型转移情况的基础上,针对流域自然发展、生态保护、经济发展、生态保护与经济发展兼顾的协调发展4种不同发展目标,耦合Genetic Algorithm(GA)优化算法与Patch-generating Land Use Simulation(PLUS)模型,对土地利用类型转移概率进行优化,进而模拟2030年土地利用格局、盐碱地和湿地空间分布;在土地利用模拟的基础上计算景观格局指数和景观生态脆弱度,据此分析黄河流域生态脆弱性演变特征。主要结论如下:(1)在2030年土地利用多情景模拟中,林地、草地和水域面积在四种情景下均有一定程度的增加,生态系统修复效果明显;协调发展情景下水域扩张程度最大,建设用地扩张率大幅低于自然发展和经济发展情景;(2)相较于2020年,2030年盐碱化程度增加,自然发展情景情况最为严峻;湿地生态系统修复效果明显,协调发展情景下恢复程度最大;(3)黄河流域2030年林地、草地、水域和建设用地破碎化程度减弱,耕地和未利用地则相反;流域整体景观破碎度较2020年有所降低,土地利用的丰富性和多样性提升;(4)相较于2020年,黄河流域2030年的景观生态脆弱性仍有加剧趋势。生态保护情景下恶化程度较缓,协调发展情景对于流域上游水系风蚀区的水土保持和中部平原地区生态平衡的效果十分显著。研究结果为黄河流域国土空间规划和生态保护治理提供了新的理论基础和实践证据。 展开更多
关键词 土地利用 多情景模拟 遗传算法-PLUS模型 景观生态脆弱性 黄河流域
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基于Transformer的稀疏点云葡萄语义分割
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作者 谢元澄 高宇阳 +2 位作者 李添天 戴倩 姜海燕 《农业工程学报》 北大核心 2025年第17期220-226,共7页
农业智能采摘中,点云语义分割是实现果实定位、准确切割、无人采摘的重要步骤。现有农业场景下语义分割研究多数基于稠密点云数据,稠密点云数据的获取难度大、成本高,稀疏点云数据虽然较易获取、成本低,但是语义分割的效果通常较差。针... 农业智能采摘中,点云语义分割是实现果实定位、准确切割、无人采摘的重要步骤。现有农业场景下语义分割研究多数基于稠密点云数据,稠密点云数据的获取难度大、成本高,稀疏点云数据虽然较易获取、成本低,但是语义分割的效果通常较差。针对数据稀疏的问题,该研究基于pointnet算法,引入Transformer多头自注意力机制,构造点云语义分割方法SP-Transformer,将点云划分为多级窗口,使注意力机制聚焦在窗口局部特征,建立密集键与稀疏键的多尺度融合策略,以此扩大感受野来捕获远距离的上下文依赖关系,并在注意力机制中采用特征高级嵌入的方式,提升稀疏点云的分割效果。试验结果表明,在葡萄数据测试集上平均准确率达到89.9%,对葡萄的分割准确率达到了81.1%,对于低密度点云SP-Transformer方法可以保持较好的分割效果。 展开更多
关键词 自注意力机制 稀疏点云 语义分割 深度相机 TRANSFORMER
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基于YOLOX和DeepSORT的淡水鱼行为检测算法研究
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作者 张哲鼎 王超柱 +2 位作者 陈骏 OKINDA Cedric 刘龙申 《智能化农业装备学报(中英文)》 2025年第3期88-97,共10页
淡水鱼行为识别是生态学研究的重要组成部分,有助于理解鱼类的生态习性和环境适应能力。为实现淡水鱼行为识别,研究提出一种基于YOLOX和DeepSORT算法的淡水鱼行为检测算法。选用Open Image Dataset V7中鱼类目标检测数据集作为数据集1,... 淡水鱼行为识别是生态学研究的重要组成部分,有助于理解鱼类的生态习性和环境适应能力。为实现淡水鱼行为识别,研究提出一种基于YOLOX和DeepSORT算法的淡水鱼行为检测算法。选用Open Image Dataset V7中鱼类目标检测数据集作为数据集1,采用YOLOX进行淡水鱼目标检测模型训练,以迁移学习方式对人工标注、图像增强后的数据集2进行二次训练,完成淡水鱼目标检测模型。基于目标检测,获取外观特征,使用DeepSORT搭建淡水鱼目标追踪算法,获取鱼的位置信息、速度和加速度。通过分析鱼的运动信息,设定规则对鱼类活动、死亡、急游及其他常见行为进行分类。研究结果表明,采用迁移学习与图像增强减少模型训练所需样本量,淡水鱼目标检测模型具有较好的准确性,检测精度达到83%。DeepSORT算法对淡水鱼目标跟踪结果效果较好,能够准确提取淡水鱼运动信息,处理速度为10帧/s,有较好的实时性,MOTA、MOTP、IDF1分别达到83.582%、96.245%和94.105%,具备较好的追踪性能。基于运动信息按预设规则对淡水鱼行为定义,使用支持向量机和随机森林进行分类,其中随机森林方法准确率达到99.72%。研究所提出的基于YOLOX和DeepSORT的淡水鱼行为检测算法,在保证较高检测精度的同时实现了良好的实时性,能够有效地识别淡水鱼的行为模式,为生态学研究提供有力的技术支持。 展开更多
关键词 YOLO DeepSORT 淡水鱼 水产养殖 行为检测
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基于多路径动态卷积的YOLOv5无人机航拍目标检测模型
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作者 宋苏 汪方正 +1 位作者 高建安 刘泓森 《现代电子技术》 北大核心 2025年第7期72-78,共7页
为了提升无人机航拍影像目标检测的准确率,并实现模型的轻量化,文中对YOLOv5目标检测模型进行了多方面的改进。首先,对YOLOv5的骨干网络进行了优化重组,采用更高效的动态卷积结构和多通道并行处理策略增强特征提取能力和检测精度,并显... 为了提升无人机航拍影像目标检测的准确率,并实现模型的轻量化,文中对YOLOv5目标检测模型进行了多方面的改进。首先,对YOLOv5的骨干网络进行了优化重组,采用更高效的动态卷积结构和多通道并行处理策略增强特征提取能力和检测精度,并显著减少模型参数量;其次,改进了损失函数,引入Focal⁃EIoU损失函数,更适合无人机航拍图像的特点,进一步提升了模型的检测精度;此外,将原本耦合的检测头进行了解耦处理,设计了轻量级解耦头,使分类、回归和置信度任务解耦处理,提高了检测精度和收敛速度,并合理控制了模型参数量。实验结果表明,改进后的DEP⁃YOLO模型在mAP@0.5指标上提升了9.6%,同时模型大小和参数量分别降低了77.93%和83.82%。综上所述,文中提出的综合改进策略显著提升了无人机航拍影像目标检测的精度,并实现了模型的轻量化,验证了其在航拍影像目标检测领域的有效性。 展开更多
关键词 目标检测 无人机航拍 YOLOv5 模型轻量化 动态卷积 解耦检测头 Focal⁃EIoU损失函数 特征提取
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融入GhostNet和CBAM的YOLOv8水稻害虫识别算法
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作者 程盟盟 郑泽林 +1 位作者 马泽亮 吴小华 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第11期125-132,共8页
水稻生产常受到各种害虫的威胁,导致产量和质量下降。由于水稻田环境复杂,存在光照变化、遮挡、背景干扰等问题,给害虫识别带来挑战。为此,提出一种基于YOLOv8的水稻害虫识别算法,融入轻量级网络GhostNet和卷积块注意力机制(CBAM),以提... 水稻生产常受到各种害虫的威胁,导致产量和质量下降。由于水稻田环境复杂,存在光照变化、遮挡、背景干扰等问题,给害虫识别带来挑战。为此,提出一种基于YOLOv8的水稻害虫识别算法,融入轻量级网络GhostNet和卷积块注意力机制(CBAM),以提升识别精度与计算效率。首先,通过GhostNet架构替换传统卷积层,在保持高性能的同时显著降低模型的计算负担。其次,嵌入CBAM注意力机制,使得算法能够自动调整对输入特征的关注度,优先处理关键害虫特征,进一步提升模型的鲁棒性。试验结果表明,该算法在水稻害虫数据集上的平均精度均值达到95.6%,相比于原始YOLOv8模型提升1.8%。该方法在提升识别精度的同时,保持良好的计算效率,适用于实际应用中害虫检测任务,为农作物的病虫害识别提供参考,推动智慧农业的技术创新。 展开更多
关键词 水稻害虫识别 CBAM注意力机制 轻量级网络 智慧农业
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