欢迎您访问《智慧农业(中英文)》官方网站! English

信息感知与获取 栏目所有文章列表

    (按年度、期号倒序)
        一年内发表的文章 |  两年内 |  三年内 |  全部
    Please wait a minute...
    选择: 显示/隐藏图片
    1. 复杂大田场景下基于改进YOLOv8的小麦幼苗期叶片数快速检测方法
    侯依廷, 饶元, 宋贺, 聂振君, 王坦, 何豪旭
    智慧农业(中英文)    2024, 6 (4): 128-137.   DOI: 10.12133/j.smartag.SA202403019
    摘要513)   HTML97)    PDF(pc) (2913KB)(844)    收藏

    [目的/意义] 小麦叶片数是衡量植株生长状况、确定茎蘖动态、调节群体结构的重要指标之一。目前大田环境下小麦叶片计数主要依靠人工、耗时耗力,而现有的自动化检测计数方法的效率与精度难以满足实际应用需求。为提高小麦叶片数检测的准确性,设计了一种复杂大田环境下高效识别小麦叶尖的算法。 [方法] 本研究以手机和田间摄像头获取的可见光图像构建了两种典型光照条件下出苗期、分蘖期、越冬期等多个生长期的小麦叶片图像数据集。以YOLOv8为基础网络,融合坐标注意力机制降低背景环境的干扰,提高模型对小麦叶尖轮廓信息的提取能力;替换损失函数加快模型收敛速度;增加小目标检测层提高对小麦叶尖的识别效果,降低漏检率。设计了一种适用于叶尖小目标识别的深度学习网络,通过检测图像叶尖数量从而得出叶片数。[结果与讨论]本研究提出的方法对小麦叶尖的识别精确率和mAP0.5分别达到91.6%和85.1%,具有良好的检测效果。在复杂大田环境下该方法具有更好的适应能力,能够在不同光照条件下实现自适应检测,模型鲁棒性强。小麦幼苗期叶片检测漏检率低,说明该方法能够满足复杂大田场景下小麦叶尖识别的需求,提高了小麦叶片数检测的准确性。 [结论] 本研究可为复杂大田场景下小麦叶片数检测的研究提供参考,为小麦长势高质量评估提供技术支撑。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论0
    2. 基于改进SlowFast模型的设施黄瓜农事行为识别方法
    何峰, 吴华瑞, 史扬明, 朱华吉
    智慧农业(中英文)    2024, 6 (3): 118-127.   DOI: 10.12133/j.smartag.SA202402001
    摘要348)   HTML104)    PDF(pc) (1737KB)(450)    收藏

    [目的/意义] 农事行为活动识别对设施蔬菜生产精准化调控有着重要意义,在一定程度上可以通过查看农事操作的时间、操作过程是否合理来减少因农事行为不当导致产量下降。为了解决农事行为识别方法中由于黄瓜叶片和设施遮挡导致识别准确率不高的问题,提出一种名为SlowFast-SMC-ECA(SlowFast-Spatio-Temporal Excitation、Channel Excitation、Motion Excitation-Efficient Channel Attention)的农事活动行为识别算法。 [方法] 该算法主要基于SlowFast模型,通过改进Fast Pathway和Slow Pathway中的网络结构来提高对于农事活动中手部动作特征和关键特征的提取能力。在Fast Pathway中,引入多路径激励残差网络的概念,通过在信道之间插入卷积操作来增强它们在时域上的相互关联性,从而更好地捕捉快速运动信息的细微时间变化。在Slow Pathway中,将传统的Residual Block替换为ECA-Res结构,以提高对通道信息的捕获能力。这两项改进有效地加强了通道之间的联系,提升了特征之间的语义信息传递,进而显著提升了农事行为识别的准确率。此外,为了解决数据集中类别不均衡的问题,设计了平衡损失函数(Smoothing Loss),通过引入正则化系数,平衡损失函数可以有效地处理数据集中的类别不均衡情况,提高模型在各个类别上的表现。 [结果和讨论] 改进的SlowFast-SMC-ECA模型在农事行为识别中表现出良好的性能,各类行为的平均识别精度达到80.47%,相较于原始的SlowFast模型有约3.5%的提升。 [结论] 本研究在农事行为识别中展现出良好的性能。这对农业生产的智能化管理和决策具有重要意义。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论0
    3. 基于改进UperNet的结球甘蓝叶球识别方法
    朱轶萍, 吴华瑞, 郭旺, 吴小燕
    智慧农业(中英文)    2024, 6 (3): 128-137.   DOI: 10.12133/j.smartag.SA202401020
    摘要392)   HTML112)    PDF(pc) (1568KB)(656)    收藏

    [目的/意义] 叶球是结球甘蓝的重要部分,其生长发育对田间管理至关重要。针对叶球分割识别存在大田背景复杂、光照不均匀和叶片纹理相似等问题,提出一种语义分割算法UperNet-ESA,旨在能快速、准确地分割田间场景中结球甘蓝的外叶和叶球,以实现田间结球甘蓝的智能化管理。 [方法] 首先,采用统一感知解析网络(Unified Perceptual Parsing Network, UperNet)作为高效语义分割框架,将主干网络改为先进的ConvNeXt,使得模型在提升分割精度的同时也能具有较低的模型复杂度;其次,利用高效通道注意力机制(Efficient Channel Attention, ECA)融入特征提取网络的各阶段,进一步捕捉图像的细节信息;最后,通过将特征选择模块(Feature Selection Model, FSM)和特征对齐模块(Feature Alignment Model, FAM)集成到特征金字塔框架中,得到更为精确的目标边界预测结果。 [结果和讨论] 在自制结球甘蓝图像数据集上进行实验,与目前主流的UNet、PSPNet和DeeplabV3+语义分割模型相比,改进UperNet方法的平均交并比为92.45%,平均像素准确率为94.32%,推理速度为16.6 f/s,能够达到最佳精度-速度平衡效果。 [结论] 研究成果可为结球甘蓝生长智能化监测提供理论参考,对甘蓝产业发展具有重要的应用前景。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论0
    4. 基于三维数字化的小麦植株表型参数提取方法
    郑晨曦, 温维亮, 卢宪菊, 郭新宇, 赵春江
    智慧农业(中英文)    2022, 4 (2): 150-162.   DOI: 10.12133/j.smartag.SA202203009
    摘要870)   HTML111)    PDF(pc) (1803KB)(1709)    收藏

    针对小麦植株分蘖多、器官间交叉遮挡严重,难以用图像或点云准确提取植株和器官表型的问题,本研究提出了基于三维数字化的小麦植株表型参数提取方法。首先提出了小麦植株各器官数字化表达方法,制定了适用于小麦全生育期的三维数字化数据获取规范,并依据该规范进行数据获取。根据三维数字化数据的空间位置语义信息和表型参数的定义,提出了小麦植株表型参数计算方法,实现了小麦植株和器官长度、粗度和角度等3类共11个常规可测表型参数的计算。进一步提出了定量描述小麦株型和叶形的表型指标。其中,植株围度通过基于最小二乘法拟合三维离散坐标计算,用于定量化描述小麦植株松散/紧凑程度;小麦叶片卷曲和扭曲程度为定量化叶形的指标,根据叶面向量方向变化计算得到。利用丰抗13号、西农979号和济麦44号三个品种小麦起身期、拔节期、抽穗期三个时期的人工测量值和提取值进行验证。结果表明,在保持植株原始三维形态结构的前提下,提取的茎长、叶长、茎粗、茎叶夹角与实测数据精度相对较高,R2 分别为0.93、0.98、0.93、0.85;叶宽和叶倾角与实测数据的R2 分别为0.75、0.73。本方法能便捷、精确地提取小麦植株和器官形态结构表型参数,为小麦表型相关研究提供了有效技术支撑。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论0
    5. 基于改进Mask R-CNN模型的工厂化养蚕蚕体识别与计数
    何锐敏, 郑可锋, 尉钦洋, 张小斌, 张俊, 朱怡航, 赵懿滢, 顾清
    智慧农业(中英文)    2022, 4 (2): 163-173.   DOI: 10.12133/j.smartag.SA202201012
    摘要700)   HTML37)    PDF(pc) (2357KB)(2872)    收藏

    精准饲喂是全龄人工饲料工厂化养蚕节本增效的核心技术之一,家蚕自动化识别与计数是实现精准饲喂的关键环节。本研究基于机器视觉系统获取工厂化养蚕过程中蚕在4龄和5龄期的数字图像,利用改进深度学习模型Mask R-CNN检测蚕体和残余饲料。通过在Mask R-CNN模型框架中加入像素重加权策略和边界框细调策略,从噪声数据中训练一个鲁棒性更好的目标检测模型,实现模型性能的优化,提高对蚕体和饲料边界的检测和分割能力。改进Mask R-CNN模型对蚕的检测和分割交并比阈值为0.5时的平均精度(Average Precision at IoU=0.5,AP50)分别为0.790和0.795,识别准确率为96.83%;对残余饲料的检测和分割AP50分别为0.641和0.653,识别准确率为87.71%。模型部署在NVIDIA Jetson AGX Xavier开发板上,单张图像平均检测时间为1.32 s,最长检测时间为2.05 s,运算速度可以满足养蚕盒单元在生产线上移动实时检测的要求。该研究为工厂化养蚕精准饲喂信息系统和投喂装置的研发提供了核心算法,可提高人工饲料的利用率,提升工厂化养蚕生产管理水平。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论0