基于生成对抗网络的棉种裂纹损伤超声波检测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871523
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1301.农业信息学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31
  • 项目参与者:
    黄文倩; 王庆艳; 杨晶晶; 彭发; 刘宸; 夏宇; 徐璐;
  • 关键词:

项目摘要

In the process of delinting cottonseeds, sulfuric acid penetrated into the cottonseeds through the cottonseeds cracks. This would cause damage to the cottonseeds and reduce the germination rate of the cottonseeds. This project intended to use air-coupled ultrasonic technology to detect cracked cottonseeds. A Generative Adversarial Networks(GAN) was designed to generate a large number of data samples of cottonseed's ultrasonic signals. The model classification accuracy could be improved by a large number of data samples generated by GAN. Because of the non-stationary and non-linear characteristics of air-coupled ultrasound signals, the method of noise filtering and feature extraction of ultrasonic signal was investigated. The feature fusion method was proposed by using deep Recursive Neural Networks(RNN) and Convolutional Neural Networks(CNN). A deep neural networks discriminant model was constructed and the deep neural network model parameters was optimized. A experimental platform of cottonseed crack detection based on air-coupled ultrasound was designed to achieve rapid detection of cottonseed cracks. The research results have important significance for exploring the methods of cottonseed ultrasonic signal data sample generation and elucidating the ultrasonic detection mechanism of cracked cottonseeds. At the same time, the research lays a theoretical foundation and method foundation for the development of high-throughput on-line detection equipment for cracked cottonseeds based on ultrasonic signal.
在棉种脱绒过程中,硫酸会通过种皮裂纹渗入棉种内部,造成对棉种的损害,进而降低棉种的发芽率。本项目拟采用空气耦合超声技术对裂纹棉种进行检测。研究利用生成对抗网络生成大量棉种超声信号数据样本的方法,通过生成的大量数据样本提高模型的分类精度。针对空气耦合超声信号非平稳、非线性的特点,探索针对超声信号的滤噪和特征提取方法。研究基于深度递归神经网络和卷积神经网络的特征融合方法。构建深度学习判别模型,优化深度神经网络模型参数。设计一套基于空气耦合超声的裂纹棉种检测实验平台,实现裂纹棉种的快速检测。研究成果对探索棉种超声信号数据样本的生成方法,阐明裂纹棉种超声检测机理具有重要意义,同时为开发基于超声信号的裂纹棉种高通量在线检测装备奠定了理论和方法的基础。

结项摘要

棉花种子加工过程中,经过轧花加工环节,极易造成棉花表皮破损,而破损表皮在泡沫硫酸脱绒环节存在硫酸进入棉种内部的可能,降低棉种播种后的发芽率。同时,在棉种播种后,水分会通过破损表皮进入棉种内部,进一步降低棉种的发芽率。在裂纹棉种检测方面,本项目搭建了基于空气耦合超声的裂纹棉种检测实验平台,针对裂纹棉种采用空气耦合超声技术进行检测,提出了一种裂纹棉种与正常棉种的判别方法,该方法通过变分模态分解方法(VMD),对原始空气耦合超声信号进行分解,从而获得超声信号的本征模函数序列,利用模函数序列构建超声信号特征矩阵,并进一步提出一种基于颜色的编码方法,将空气耦合超声信号的特征矩阵转换为彩色图像,从而实现从一维超声信号到二维图像的转换。将基于自注意力机制的Transformer模型与卷积神经网络进行特征融合,即可以从编码彩色图像中获得全局特征,同时又可以获得局部特征,实现全局特征与局部特征的融合,从而构建用于裂纹棉种检测的深度学习判别模型,实现裂纹棉种的快速检测。为实现对所有缺陷棉种的检测,对除裂纹棉种之外的破损棉种的检测也开展了研究。通过对不同种类农产品表面缺陷,构建深度学习网络模型,采用模型压缩,网络剪枝等技术实现了农产品的实时检测,为破损棉种的检测提供的技术储备。在上述基础研究的支持下,为开发缺陷棉种高通量在线检测装备提供了理论和方法的支撑。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Variety classification of coated maize seeds based on Raman hyperspectral imaging
基于拉曼高光谱成像的包衣玉米种子品种分类
  • DOI:
    10.1016/j.saa.2021.120772
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qingyun Liu;Zuchao Wang;Yuan Long;Chi Zhang;Shuxiang Fan;Wenqian Huang
  • 通讯作者:
    Wenqian Huang
Real-time defects detection for apple sorting using NIR cameras with pruning-based YOLOV4 network
使用近红外相机和基于剪枝的YOLOV4网络进行苹果分选的实时缺陷检测
  • DOI:
    10.1016/j.compag.2022.106715
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Computers and Electronics in Agriculture
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Shuxiang Fan;Xiaoting Liang;Wenqian Huang;Vincent Jialong Zhang;Qi Pang;He Xin;Lianjie Li;Chi Zhang
  • 通讯作者:
    Chi Zhang
Maturity determination of single maize seed by using near-infrared hyperspectral imaging coupled with comparative analysis of multiple classification models
近红外高光谱成像结合多种分类模型对比分析玉米单粒成熟度测定
  • DOI:
    10.1016/j.infrared.2020.103596
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    INFRARED PHYSICS & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Wang Zheli;Tian Xi;Fan Shuxiang;Zhang Chi;Li Jiangbo
  • 通讯作者:
    Li Jiangbo
基于YOLOv4模型剪枝的番茄缺陷在线检测
  • DOI:
    10.11975/j.issn.1002-6819.2022.06.032
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁晓婷;庞琦;杨一;文朝武;李友丽;黄文倩;张驰;赵春江
  • 通讯作者:
    赵春江
Real-Time Grading of Defect Apples Using Semantic Segmentation Combination with a Pruned YOLO V4 Network
使用语义分割与修剪后的 YOLO V4 网络相结合对缺陷苹果进行实时分级
  • DOI:
    10.3390/foods11193150
  • 发表时间:
    2022-10-10
  • 期刊:
    Foods
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Liang X;Jia X;Huang W;He X;Li L;Fan S;Li J;Zhao C;Zhang C
  • 通讯作者:
    Zhang C

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其他文献

赤泥基铁水预处理脱硅脱磷剂的设计与开发 Design and Development of Red Mud-Based Desilication and Dephosphorization Agent for Hot Metal Pretreatment
铁水预处理赤泥基脱硅脱磷剂的设计与开发
  • DOI:
    10.12677/meng.2017.42020
  • 发表时间:
    2017-06-13
  • 期刊:
    International journal of public health research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宁国山;孙嘉丽;张驰;张波;刘承军;姜茂发
  • 通讯作者:
    姜茂发
用于白光LED的规则球形YAG:Ce~(3+)荧光粉制备及封装性能研究(英文)
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    华有杰;马红萍;张驰;邓德刚;赵士龙;黄立辉;王焕平;徐时清
  • 通讯作者:
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  • DOI:
    10.1007/978-3-030-87094-2_24
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    谭忆秋;张驰;陈凤晨;苏新;徐慧宁
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基于位置域频率和相位辨识的永磁直线电机推力波动抑制技术研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张彦龙;赵飞;张驰;杜文华
  • 通讯作者:
    杜文华
机器人平滑抓取移动物体的运动规划方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张驰;尚伟伟;丛爽;刘宜
  • 通讯作者:
    刘宜

其他文献

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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

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          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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