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基于机器学习和无人机图像的棉花密度识别研究 被引量：4
1
作者 张静 王清茹 +7 位作者 雷亚平 王占彪 韩迎春 李小飞 邢芳芳 范正义 李亚兵 冯璐 《中国棉花》 2021年第9期6-10,29,共6页
随着人工智能的发展,机器学习正逐渐应用于大田信息化管理,可以节约时间、减少劳动用工。利用无人机获取6个密度(1.5万株·hm^(-2)、3.3万株·hm^(-2)、5.1万株·hm^(-2)、6.9万株·hm^(-2)、8.7万株·hm^(-2)、10.... 随着人工智能的发展,机器学习正逐渐应用于大田信息化管理,可以节约时间、减少劳动用工。利用无人机获取6个密度(1.5万株·hm^(-2)、3.3万株·hm^(-2)、5.1万株·hm^(-2)、6.9万株·hm^(-2)、8.7万株·hm^(-2)、10.5万株·hm^(-2))棉田的RGB图像,以数据增强技术扩大数据集,通过机器学习算法的不同模型(支持向量机、VGGNet16、GoogleNet、MobileNetV2)实现不同密度棉田图像的识别分类,并对比了不同模型的图像识别效果。基于支持向量机模型的方法是利用尺度不变特征变换对数据集进行特征提取,将其作为分类器的输入向量进行图像分类;该模型的平均分类识别准确率为74.18%。基于3种卷积神经网络模型(VGGNet16、GoogleNet、MobileNetV2)的方法是结合迁移学习并搭配Adam优化算法对模型进行微调,自动提取数据集特征并重新训练;其分类识别准确率均在90%以上。结果表明,相较于传统机器学习,3种卷积神经网络模型训练对不同密度棉田图像的分类识别准确率更高。比较4种神经网络模型的测试集验证结果,GoogleNet和MobileNetV2模型的平均分类识别准确率达到98%;结合模型评估指标精确率、召回率、F1分数可知,这2种模型的性能较好。该研究表明了深度学习算法对不同密度棉田图像分类的有效性,探索的图像识别方法和优选模型可为棉花大田信息化管理提供技术支持。 展开更多
关键词 图像分类 机器学习 棉花密度 迁移学习 卷积神经网络
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数字图像监测作物生长特征的研究进展 被引量：2
2
作者 赵欣欣 陈焕轩 +2 位作者 韩迎春 李亚兵 冯璐 《中国农学通报》 2021年第4期146-153,共8页
为对作物进行田间数量化管理以及长势监测,从数字图像监测作物长势的基本原理、数字图像获取方法、图像分析处理技术以及数字图像在作物长势监测方面的应用4个方面进行概述,简要归纳了数字图像基本原理、获取及分析方法,总结出可以利用... 为对作物进行田间数量化管理以及长势监测,从数字图像监测作物长势的基本原理、数字图像获取方法、图像分析处理技术以及数字图像在作物长势监测方面的应用4个方面进行概述,简要归纳了数字图像基本原理、获取及分析方法,总结出可以利用数字图像实现作物覆盖度、叶面积指数、生物量、氮素营养诊断进行监测,认为对于数字图像的获取应明确获取标准,要根据具体情况选取分析方法,同时在今后可以利用专家模型,多角度评判作物长势,以期为实现作物的精确管理提供参考。 展开更多
关键词 数字图像 作物 生长特征 特征参数 监测
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覆膜对滴灌棉田土壤水分时空运移的影响 被引量：1
3
作者 王剑 杨北方 +7 位作者 陈焕轩 李鑫 冯璐 雷亚平 熊世武 李小飞 王占彪 李亚兵 《新疆农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1255-1264,共10页
【目的】对比分析覆膜与无膜滴灌棉田土壤水分在时间维度上以及空间维度上的运移规律,为棉花精准灌溉、无膜棉栽培技术提供理论依据与技术支撑。【方法】以膜下滴灌和无膜滴灌作为试验处理,采用5TE土壤水分温度传感器实时采集棉花全生... 【目的】对比分析覆膜与无膜滴灌棉田土壤水分在时间维度上以及空间维度上的运移规律,为棉花精准灌溉、无膜棉栽培技术提供理论依据与技术支撑。【方法】以膜下滴灌和无膜滴灌作为试验处理,采用5TE土壤水分温度传感器实时采集棉花全生育期土壤水分数据,采用Voxler和Surfer等软件对土壤水分网格数据进行时空插值、3D可视化以及切片。【结果】膜下滴灌土壤水分含量整体高于无膜滴灌处理;垂直方向上,膜下滴灌各不同深度土层间的运移加快,土壤水分含量随着深度增加而增加,在底层土壤(80~100 cm)水分含量最多,而无膜滴灌各土层间的土壤水分交流不活跃,水分主要集中表层土壤(0~20 cm);水平方向上,2种处理的近根系和远根系土层的土壤水分含量无显著差异;时间维度上,随着棉花生育进程的推进,膜下滴灌处理的土壤水分含量总体呈现上升的趋势,土壤水分消退速率在滴灌前(6月20日)为3×10^(-4) m^(3)/(m^(3)·d),6月20日至8月11日(滴灌后)维持在30×10^(-4) m^(3)/(m^(3)·d),8月11日至8月26日增至30×10^(-4) m^(3)/(m^(3)·d),8月26日(最后1次滴灌)后降低至30×10^(-4) m^(3)/(m^(3)·d),而无膜滴灌处理的土壤水分变化较为平稳,滴灌前水分消退速率在0.7×10^(-4) m^(3)/(m^(3)·d),滴灌后为10×10^(-4) m^(3)/(m^(3)·d)。【结论】覆膜处理能使土壤水分从表层向下运移,底层(80~100 cm)水分最多;而水平方向上,2种处理的近根系和远根系土壤水分无明显差异;时间维度上,覆膜处理提高了滴灌棉田的土壤水分的变化波动,使其水分消退速率增加,无膜处理的水分消退速率却保持稳定。 展开更多
关键词 覆膜 土壤水分 时空运移 Voxler切片
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种植密度对机采麦套棉产量形成及品质的影响 被引量：1
4
作者 赵欣欣 刘太杰 +7 位作者 韩迎春 王国平 陈焕轩 熊世武 雷亚平 杨北方 李亚兵 冯璐 《新疆农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2081-2090,共10页
【目的】研究机采麦套短季棉种植模式下不同种植密度对棉花产量和品质的影响,为麦棉两熟种植模式下机采短季棉适宜密度的选择提供依据。【方法】于2019年选择早熟品种锦科707(JK707)和鲁棉2387(LM2387)为材料,进行大田试验,设置3个密度... 【目的】研究机采麦套短季棉种植模式下不同种植密度对棉花产量和品质的影响,为麦棉两熟种植模式下机采短季棉适宜密度的选择提供依据。【方法】于2019年选择早熟品种锦科707(JK707)和鲁棉2387(LM2387)为材料,进行大田试验,设置3个密度梯度(4.5×10^(4)株/hm^(2)(D_(1))、9×10^(4)株/hm^(2)(D_(2))、13.5×10^(4)株/hm^(2)(D_(3)))。【结果】随密度增加,株高、果枝台数和节枝比逐渐降低,而叶面积指数(LAI)和生物量则逐渐增大,JK707和LM2387的LAI均以D_(3)最大,分别为3.14和4.16。JK707、D_(2)和D_(3)较D_(1)生物量分别增加40.4%和42.0%;LM2387、D_(2)和D_(3)较D_(1)生物量分别增加65.5%和85.1%。随密度升高,籽棉产量先升高后降低,2个品种均以D_(2)种植密度产量最高(JK707和LM2387分别为4 025和4 114 kg/hm^(2))。与JK707相比,LM2387皮棉产量在中高密度(D_(2)和D_(3))下更具优势。纤维马克隆值随密度增加逐渐下降,纤维强度以D_(2)最优。JK707的纤维长度、强度和马克隆值均优于LM2387。【结论】在黄河流域机采麦套短季棉种植模式下,早熟棉品种锦科707和鲁棉2387在种植密度D_(2)(9×10^(4)株/hm^(2))下能够实现优质高产。锦科707纤维品质优,而鲁棉2387衣分高,且株型更紧凑,成铃更集中,更适宜机械化采收。 展开更多
关键词 麦棉两熟 棉花品种 密度 生物量 产量构成
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