基于机器视觉的葡萄生长调控机理与虚拟建模方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61661003
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0124.生物电子学与生物信息处理
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The grape growth regulation mechanism and visualized modelling method based on machine vision is aim to apply systematic model theory and experimental validation methods at the nutrition growth and prarpgate period on main cultivating variety of grape in Hexi corridor of Gansu, through several years of experiments for grabbing images of grape stem and leaf and sampling data of grape structual morphology, explore and proclaim interactive mechanisms between physical growth models of leaf, stem and spikelet of red-globe grape and agricultural ecological factors of water,fertilizer and heat from environment. Combining with image processing technology, grape water requirement compurized model and water content recognition approach are determined, and grape growth dynamic models and organ morphological models are set up and simulated. Then grape growth topological strcture, organ morphological builtup simulation approach and cluster of grape forming mechanism are implemented. Furthermore, the coordination function relation between water and fertilizer with grape growth morphology, virtual simulation approaches of grape stalk and vine shoots and tendrils will be finished. finally, virtual grape forming changes and reality method will be studied under rain or wind condition. Above all of experimental study on growth mechanism simulation and virtulization modelling approaches will provide new technology and methods for pricision horticultural agriculture, which has an important significance for agricultural cultivation informatization and intelligentization both theory and practice development. The experimental results will be widely used in other horticultural plant growth simulation research.
基于机器视觉的葡萄生长调控机理和虚拟建模方法研究,旨在基于甘肃河西走廊地区主栽葡萄延迟收获栽培条件下,探索应用系统模型理论与实验验证相结合的研究方法,在葡萄物候期实验采集多轮葡萄茎蔓、枝叶与花穗图像样本和结构形态数据,揭示红提葡萄茎叶穗生理生长规律与光热水肥等农业生态环境相互作用调控机理;结合图像处理技术,研究葡萄需水量模型和水分动态智能判识方法,实验研究葡萄生长动态过程模型与各器官形态生长模型模拟。探索葡萄茎蔓枝叶穗虚拟生长拓扑结构、器官结构模型构建和虚拟生长建模方法,实验探索建立影响葡萄器官形态发育的水肥调节关系规律,研究葡萄主干蔓和枝叶果穗等虚拟生长技术方法,并研究在风雨条件下的葡萄生长形态变化规律和虚拟实现机理,这些葡萄生长发育机理和虚拟生长建模方法研究将为精准园艺农业提供新技术和方法。本研究对农业栽培信息化和智能化学科发展具有重要理论和实际意义,研究成果可推广应用于其他园艺作物

结项摘要

针对西部现代智慧农业科技研究热点问题,并结合甘肃特色农业生产实际,本项目探索进行了基于机器视觉的葡萄虚拟建模与生长调控机理研究。项目在甘肃农业大学葡萄园实验地和甘肃永登教场沟温室实验地选择主栽红地球葡萄为研究对象,在2016-2020年期间,采用田间正交实验、3D扫描、数据分析、图像处理、模型模拟、虚拟仿真、比较实验验证技术相结合的科学方法,探索了甘肃主栽红地球葡萄分别在露地和温室栽培条件下其生长发育期的叶枝穗的形态建成模型与器官形成规律;运用数字图像处理技术、3维扫描成像技术和虚拟仪器技术方法等进行葡萄生长发育过程模拟和可视化仿真;采用智能图像分类回归技术方法进行葡萄叶片含水量、含氮量与含钾量等矿物质与水分含量无损检测分析方法研究;针对葡萄生长过程的监测问题,进行了基于无人机、机器视觉、无线物联网等天地空一体化监测技术研究;还对甘肃露地红地球葡萄和温室葡萄生长的水、肥、光需求优化调控规律进行了多轮正交实验和虚拟生长建模及可视化验证研究。本项目研究实施期间,先后发表了11篇科研论文和8篇硕士毕业论文,培养提高了8位硕士生和6位青年教师的科研能力,本研究对于农作物模型模拟与精准农业技术提供了园艺作物的葡萄建模仿真领域的新内容,促进了现代园艺作物表型组学与栽培信息技术进步,对智慧农业和数字农业以及农业电气化与信息化发展具有重要科学意义。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
移动式葡萄田间远程监控系统设计与研制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    四川大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    颜仁喆;高晓阳;李红岭;杨梅;李妙祺;吴翔;陈天雨
  • 通讯作者:
    陈天雨
基于机器视觉葡萄叶片还原糖含量的检测系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    山西农业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾尚云;高晓阳;李红岭;邵世禄;杨梅;武季玲
  • 通讯作者:
    武季玲
红地球葡萄枝条生长动态模拟模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    浙江农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈天雨;高晓阳;吴翔;武季玲;颜仁喆;李红岭
  • 通讯作者:
    李红岭
基于 3D 扫描温室葡萄叶片生长建模及可视化
  • DOI:
    10.13279/j.cnki.fmwe.2020.0015
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    林业机械与木工设备
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李鹏飞;高晓阳;李红岭;杨梅
  • 通讯作者:
    杨梅
基于 LabVI EW 葡萄叶片还原糖含量的测试方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    测控技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾尚云;高晓阳;李红岭;杨梅;邵世禄;武季玲
  • 通讯作者:
    武季玲

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其他文献

基于模糊控制的麦芽干燥室温度控制系统设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
    甘肃农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高晓阳;陈菁菁;毕阳;贠建民
  • 通讯作者:
    贠建民
基于深度学习的空天防御态势感知方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    火力与指挥控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高晓阳;王刚
  • 通讯作者:
    王刚
塔克拉玛干沙漠腹地10种灌木光合器官的滞尘能力评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    干旱区研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谷峰;邱永志;靳正忠;李应罡;高晓阳;LI Sheng-yu1,GU Feng2,QIU Yong-zhi2,JIN Zheng-zhong1,LI Ying-;2.Tarim Oilfield Branch,PetroChina Company,Ltd.,Korla 841000,;3.Xinjiang Institute of Electric Power Designing,Urumqi 83000;4.Graduate University of Chinese Academy of Scienc
  • 通讯作者:
    4.Graduate University of Chinese Academy of Scienc
基于AT89S52的简易自由摆平衡控制系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    河南科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王关平;牛彩霞;高晓阳;孙伟
  • 通讯作者:
    孙伟
一种基于基波分离算法的变频介质损耗测量仪
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    工业仪表与自动化装置
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙伟;高晓阳;黄晓鹏;杨婉霞
  • 通讯作者:
    杨婉霞

其他文献

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AI项目思路

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高晓阳的其他基金

基于机器视觉的大麦生长模型与监测网络系统及可视化研究
  • 批准号:
    61164001
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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