科研产出
改进YOLOv5测量田间小麦单位面积穗数
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：单位面积穗数是决定小麦产量的主要因素之一。针对人工清点小麦穗数的方法容易受主观因素影响、效率低和图像处理方法鲜有进行系统部署等问题，提出一种注意力模块（Convolutional Block Attention Module,CBAM）与YOLOv5相结合的CBAM-YOLOv5网络结构，通过对特征图进行自适应特征细化，实现更准确的单位面积穗数测量。该研究以本地采集小麦图像数据和网络公开小麦图像数据为数据集，设置输入图像分辨率为1 280，得到CBAM-YOLOv5模型，可以达到0.904的F1分数和0.902的平均精度，测试集计数的平均相对误差为2.56%，平均每幅图像耗时0.045 s，综合对比，CBAM-YOLOv5模型具有显著优势。模型放置于服务器，结合手机端软件和辅助装置，形成单位面积穗数测量系统，实现育种小区麦穗图像实时采集、处理和计数，计数的平均相对误差为2.80%，抗环境干扰性强。该研究方法与装置可以实现田间小麦单位面积穗数的实时在线检测，降低主观误差，具有较高的准确率及较强的鲁棒性，为小麦单位面积穗数快速、准确估测提供一种新的技术和装备支撑。
关键词： 模型 小麦 单位面积麦穗数 深度学习 YOLOv5 CBAM
全文链接
请求原文
利用高光谱技术预测采前猕猴桃干物质含量的可行性试验
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现采前猕猴桃果实干物质含量的实时、连续、大量预测,该研究就利用高光谱技术在室外开放环境下进行采前猕猴桃干物质含量预测试验.研究以种植于贵州省息烽县、修文县的贵长猕猴桃为试验对象,利用高光谱相机获取采前猕猴桃样本果实的高光谱数据;对原始数据进行白板校正、ROI(Region of Interest)裁剪、多元散射校正等处理,获得样本果实光谱反射率曲线;根据光谱曲线特征,选取特征波段,构建多光谱指数;将样本果实划分为训练集、测试集;利用多光谱指数将训练集样本果实特征波段光谱反射率换算为指数值,分析指数值与干物质含量的相关性,确定最优指数,将其拟合公式作为干物质含量预测模型,利用测试集计算误差情况并验证模型预测效果.结果表明,果实干物质含量高,光谱反射率低,反之则光谱反射率高;根据特征波段构建的拟合效果最佳的多光谱指数,所对应的干物质含量预测模型决定系数为0.88,预测值最大绝对误差为1.31%,最大相对误差为8.23%,相对误差均值为3.13%,均方根误差为0.65%,具有较好的预测效果.试验证明,利用高光谱技术进行采前猕猴桃果实干物质含量预测是可行的.
全文链接
请求原文
基于3D视觉的番茄授粉花朵定位方法
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了给设施番茄授粉机器人授粉提供可靠的定位技术，提出了一种基于3D视觉的番茄花朵定位方法。采用RGB-D结构光相机快速获取温室内番茄植株的彩色图和深度图信息，通过YOLO v4 （You only look once）神经网络对植株上番茄花束进行目标检测，并提取出授粉花束在图像中的二维区域；使用主动对齐方式结合PCL进行彩色图像和深度图像的粗对齐，利用区域内色系单视角线性遍历方法对提取的花束区域进行精配准，获得番茄花束的空间高精度点云信息；再使用统计滤波法剔除点云信息离群点后，结合双向均值法计算花束3D box的授粉质心坐标。定位试验结果表明，该方法在温室环境中能成功对花束进行识别定位，神经网络平均检测精度达97.67%,完成单幅图像花束提取时间为14.95 ms,算法获取授粉质心坐标的平均时间约为300 ms。后期在温室内验证，在花束被遮挡小于80%时，算法能够对番茄花朵进行精准定位，并成功执行授粉动作，为番茄授粉机器人提供了一种新的授粉点定位方法。
关键词： 番茄 花束识别 质心定位 授粉机器人 YOLO v4 RGB-D结构光相机
全文链接
请求原文
化学氮肥有机替代条件下黑土DOC荧光光谱特征
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：有机无机肥配施是实现土壤培肥、减少无机肥施用的有效措施.为探讨黑土区有机肥替代无机肥(氮肥)对土壤溶解性有机碳(DOC)含量及结构的影响,本研究采用有机肥不同比例替代化学氮肥,分析土壤DOC的含量及荧光光谱特征.结果表明,M(100% 有机替代化学氮肥)处理土壤DOC显著高于其他处理,其含量为325.97 mg·kg-1.与CK(不施肥)处理相比,各施肥处理荧光峰各波长均有不同程度蓝移,各处理土壤DOC的荧光指数(FI)分布在1.54~1.59范围内,腐殖化指数(HIX)均小于0.85,表明DOC来源受自生源和陆生源共同作用的影响,土壤腐质化程度均较低.平行因子分析法分析识别出3个荧光组分,分别为2个腐殖质类组分(富里酸类物质和腐殖酸类物质)及1个类蛋白组分(类酪氨酸蛋白质物质).各施肥处理3个组分荧光强度均高于CK处理,其中M和M2 N2(25% 有机替代化学氮肥)处理下土壤DOC总荧光强度较高,C3组分荧光强度以M2 N2处理最高,土壤DOC中3个有机组分的相对比重以荧光组分C1最高,接近50%,表明该地区土壤中小分子物质占有较大比例,施肥能够提高土壤腐质化程度,有利于土壤DOC固定,合理的有机肥配施化学氮肥能增加DOC的有效性,提升土壤供肥能力.
全文链接
请求原文
解冻损失约束下罗非鱼冻结效率控制参数优化研究
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：速冻方式不同对鱼肉温降速率、均匀性以及解冻后品质的影响不同，最佳速冻方式选取已成为行业内提升鱼类速冻效率与维持鱼肉品质的主要方式之一。以罗非鱼为例，结合3D扫描逆向建模与计算流体力学数值模拟等技术直观获取冷风式速冻、氯化钠和氯化钙浸渍速冻方式下罗非鱼温度时空分布规律，并通过与实验值比较验证模拟结果的准确性与可靠性，综合对比分析不同速冻方式对罗非鱼冻结速率、均匀性以及水分流失的影响规律，确定最佳速冻方式并提出优化设计方案。研究结果表明，温度模拟值与实测值最大偏差为1.81℃,最大均方根误差与平均绝对百分比误差分别为1.017℃、18.9%,且冻结过程罗非鱼温度降至-15℃时，3种速冻方式所需冻结时间模拟值与实测值最大相对偏差仅为6.89%。其次，氯化钠和氯化钙两种浸渍速冻方式下罗非鱼冻结速率基本相同，相比冷风式速冻冻结时间约降低73%,冻结均匀性提升10～40倍。两种浸渍速冻方式下罗非鱼解冻后水分流失率仅为3.89%和3.92%,分别比冷风式速冻方式降低10.37%和9.68%左右。最后，提出了一种氯化钠液流化速冻方式优化方案，通过综合考虑冻结速率、均匀性及能耗确定最佳流速为2.5 m/s,且相比鱼体头朝入口水平放置与竖直放置，鱼体背朝入口水平摆放方式的冻结效率最优。
全文链接
请求原文
二系杂交小麦混播制种技术研究与利用
《科学通报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：二系杂交小麦技术体系是我国原创的利用不育系实现杂交小麦产业化应用的重要成果,其高效制种技术是杂交小麦产业化发展的核心关键技术,选育高配合力和异交性状优良的不育系与恢复系能够有效提高制种异交结实率和产量.本研究通过2016~2020年间二系杂交小麦相关制种试验,对制种过程中的影响因素和效果进行研究,发现恢复系花粉传播距离、花药大小、花药外露率、花粉量和不育系的开颖角度、柱头外露率等异交生物学性状与异交结实性能有显著相关性;父本花期比母本晚2~3 d能够实现时空协同和生理协同的有效配制.按照父本比例5%对父母本进行混播制种比行比制种产量显著提高28.2%.2019-2021年度,在南阳地区进行规模化混播制种生产效果突出,BS1453/JS1规模化制种产量达到5273.4 kg/hm2,为二系杂交小麦推广应用和产业化提供了理论与技术支撑.
全文链接
请求原文
考虑喷雾高度的大田蔬菜对靶喷雾系统设计与试验
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对喷雾高度影响大田对靶喷雾准确性问题,该研究设计了融合喷雾高度的大田蔬菜对靶喷雾系统,适用于株间距大、冠层尺寸小的作物.介绍了大田蔬菜对靶喷雾系统的结构组成及工作原理,根据对靶喷雾作业环节的滞后特性,建立对靶喷雾滞后模型,提出融合靶标位置、靶标大小、喷雾机作业速度和喷雾高度的对靶喷雾控制方法,基于C37控制器设计了稳压喷雾系统和对靶喷雾控制系统,并进行试验验证.不同喷雾高度对靶试验结果表明,在作业速度为0.52 m/s的情况下,融合喷雾高度的对靶喷雾平均绝对误差和均方根误差分别不高于3.63和4.26 cm,比未融合喷雾高度的平均绝对误差平均减小4.30 cm,均方根误差平均减小4.57 cm,有效喷施率不低于92.6%,验证了融合喷雾高度对靶喷雾的可行性.田间试验结果表明,随着作业速度的增加,对靶喷雾有效喷施率和平均有效覆盖率下降.在作业速度不大于0.49 m/s时,对靶喷雾有效喷施率为93.5%,平均有效覆盖率为80.2%.较于连续喷雾方式,对靶喷雾节药率可达33.8%,可满足大田株间距大、冠层尺寸小的作物对靶植保作业需求.
全文链接
请求原文
农业文本语义理解技术综述
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：随着互联网和人工智能技术的发展，农业知识智能化服务逐渐承担起为农业生产管理提供有效技术指导的作用。本文对农业文本语义理解中的关键技术及应用进行综述。首先按照自然语言处理中基于规则、机器学习和深度学习的语义处理方法介绍其在农业领域应用的进展；然后阐述了针对农业知识特性的语义分析方法，涵盖农业文本分析主要过程的储存、表达、计算，包括农业知识图谱的知识抽取、融合、表示、推理，TF-IDF、Word2Vec、BERT等农业文本表示模型与CNN、RNN、Attention等分类模型；阐述了可用于分词、向量化表达等的通用语料库和农业领域常用语料库；从农业智能问答、农业语义检索、农业智能管理决策方面阐述语义理解在农业领域中的应用；最后从农业语料库标准化构建、语义理解模型复杂度、多模态语义处理、多区域多语言语义理解等方面对农业文本的语义理解研究趋势进行了展望。
关键词： 农业知识智能化服务 深度学习 自然语言处理 农业文本 语义理解
全文链接
请求原文
生态安全格局视角下村庄用地减量地块识别与分区
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：村庄用地减量地块的科学识别和类型分区是编制村庄规划和建设用地减量规划的基础.该研究以北京市密云区为例,基于土地利用、兴趣点和社会经济统计等多源数据,在构建区域生态安全格局的基础上,从生态安全性、空间稳定性、发展适宜性3个维度,构建村庄用地减量地块识别评价指标体系并对其进行评价,根据评价结果确定减量地块,借助三维魔方图解法对减量地块进行类型划分与分区,并提出减量策略.结果表明:1)密云区生境质量的分布具有明显的区域性聚集分布特征,筛选出生态源地781.65 km2和15条生态廊道,综合构建密云区生态安全格局;2)密云区村庄用地减量地块识别评价分值内部差异较大,空间上呈现出东北高、西南低的特点.通过综合评价法确定密云区减量地块面积789.84 hm2;3)采用三维魔方图解法将村庄用地减量地块划分为近期减量区(生态-空间减量型、生态-发展减量型、空间-发展减量型)、中期减量区(生态安全减量型、空间稳定减量型、发展适宜减量型)、远期减量区(综合减量型)共3区7类减量类型,并对不同类型减量地块提出对应的减量措施.研究结果可以为生态涵养区村庄用地减量地块的识别提供科学依据,并为生态涵养区减量、生态保护和区域可持续发展服务.
关键词： 土地利用 村庄用地 减量 生态安全格局 三维魔方图解法 密云区
全文链接
请求原文
夏季奶牛场生物气溶胶分布规律与环境影响因子研究
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究典型季节下的奶牛场生物气溶胶的分布规律和多元环境因子对其影响程度,对天津市某规模化奶牛场生物气溶胶、环境参数进行连续采集,分析了夏季奶牛场生物气溶胶浓度和载体粒径的时空分布规律,同时筛选出对其浓度具有重要影响的环境因子.结果表明,在空间分布上,牛场近地面1 m高度处的生物气溶胶浓度显著高于近地面4 m高度处浓度(P<0.01).在粒径分布上,各采样点的分布规律无显著差异(P>0.05),不同粒径粒子所占比例接近且存在粒径越小所占比例越小的趋势,粒径大于2.1 μm的粒子约占总数的80%.运用随机森林模型得到了 10个影响因子对生物气溶胶浓度的影响程度,其中风向(WD)、温度(T)、紫外辐射强度(UV)、悬浮颗粒物浓度(PM100)等对浓度影响较大.为进一步探究影响因子之间的关系,通过层聚类的方法分析各影响因素之间的共线性关系,发现PM10、PM1与PM2.5之间以及UV与GHI之间具有强共线性关系,可以去除强共线性影响因子,保留组内一种环境因子为代表.以节约采集成本.本研究可为国内牛场空气环境污染排放测定提供参考.
关键词： 生物气溶胶 时空分布规律 浓度预测模型 环境因子影响程度
全文链接
请求原文
