复杂背景下马铃薯典型病虫害图像的分割与识别关键算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61661042
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0116.图像信息处理
  • 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 fast detection and recognition of diseases and pests is the basis of crop pests and diseases control. The rapid recognition and diagnosis of crop diseases and pests by computer vision and image recognition technology has become a hot research topic. The existed research mainly focuses on the recognition of diseases or pests in the simple background. However, there are few studies on the recognition of diseases and pests in the complex background, there are still many problems to be solved. In potato staple food of the strategic plan proposed by the Ministry of Agriculture, but also to accelerate the rapid recognition of potato diseases and pests. This project takes disease and pest of potato in the northern region of Yinshan mountain of Inner Mongolia as the research object, the acquisition and preprocessing methods of farmland disease and pest image under natural conditions were studied. The segmentation of disease and pest image was studied under complex background, in order to obtain accurate image of lesions and pests. The method of extracting and optimization of disease or pest color feature, texture feature and shape feature, in order to obtain the core features of the region. The method of image recognition based on pattern classification is studied in order to achieve the fast and accurate segmentation and recognition of diseases and pests. The research results will lay the foundation for intelligent recognition and diagnosis of crop diseases and pests in natural environment, and provide scientific theoretical basis for integrated prevention of crop diseases and pests in Inner Mongolia autonomous region.
病虫害快速检测与识别是农作物病虫害防治的基础,利用计算机视觉和图像识别技术进行农作物病虫害的快速识别与诊断已经成为研究热点,已有的研究主要集中于简单背景下的病害或虫害图像识别,而对复杂背景下病害和虫害图像的综合识别研究较少,还有诸多问题有待解决。在农业部提出的马铃薯主粮化战略布署下,更要加快马铃薯病虫害的快速识别研究。本项目以内蒙古阴山北麓旱作区马铃薯典型病虫害为研究对象,研究自然条件下大田病虫害图像的采集与预处理方法;研究复杂背景条件下病虫害图像的分割方法,以获得准确的病斑和害虫图像;研究病斑或害虫的颜色特征、纹理特征和形状特征的提取和优化方法,以得到能准确描述该区域的核心特征;研究基于模式分类的马铃薯病虫害图像识别方法,以达到对病虫害图像的快速、准确的分割与识别诊断。本项目的研究成果将为自然环境下农作物病虫害图像的智能识别诊断奠定基础,并为自治区农作物病虫害的综合防治提供科学理论依据。

结项摘要

如何准确快速地检测并识别诊断农作物病虫害,是有害生物防治的关键技术。本项目以自然条件下马铃薯病虫害图像为研究对象,运用图像处理与模式识别技术,实现了病虫害自动分类识别。项目研究实现了如何在复杂背景下准确分割出目标信息;根据病虫害视觉不变信息,提取并优化选择了对病虫害具有明显分类效果的特征,提出了小波域高频协方差阵特征值与低频低阶矩(HELM)纹理特征提取方法,可有效克服目标平移、旋转、缩放等问题,增强目标刻画能力;研究了多种特征融合机制,根据435维颜色、形状、纹理特征,提出了基于主成分分析的特征加权融合(FWFPCA)算法,不仅能提高特征表达水平,而且也可快速消除高维特征灾难,实现特征降维;研究建立了高效准确的分类器,针对13类病虫害融合特征,采用决策树思想,逐级进行支持向量机(SVM)分类,并以MATLAB R2012b为平台,对马铃薯典型的3类病害、10类虫害分别进行特征识别实验,验证了本项目提出算法的有效性。同时,项目选用6种典型马铃薯虫害作为研究对象,开发了一款采用深度学习算法嵌入移动端的马铃薯虫害识别系统,该系统采用迁移学习的方法,将虫害数据集训练生成的权重文件移植到移动端,在移动端中实现了图像的分类和结果显示。该系统识别准确率高、识别速度快、可操作性强,满足设计要求。本项目的研究成果将为自然环境下农作物病虫害图像的智能识别诊断奠定基础,并为自治区农作物病虫害的综合防治提供科学的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(2)
基于双池化与多尺度核特征加权CNN 的典型牧草识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖志云;赵晓陈
  • 通讯作者:
    赵晓陈
小波域马铃薯典型虫害图像的特征选择与识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖志云;刘洪
  • 通讯作者:
    刘洪
自适应深层残差3D-CNN 高光谱图像快速分类算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖志云;蒋家旭;倪晨
  • 通讯作者:
    倪晨
马铃薯典型病害图像自适应特征融合与快速识别
  • DOI:
    10.6041/j.issn.1000-1298.2017.12.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖志云;刘洪
  • 通讯作者:
    刘洪

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其他文献

基于Radon小波低分辨率的织物疵点检测算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱中洋;肖志云;孙光民;齐咏生
  • 通讯作者:
    齐咏生
小波域HMT模型参数的快速估计及其在图像降噪中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖志云;文伟;彭思龙
  • 通讯作者:
    彭思龙
改进的多变量同步指数脑机接口分类算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    科学技术与工程
  • 影响因子:
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  • 作者:
    马鹏飞;董朝轶;马爽;贾婷婷;肖志云;齐咏生;陈晓艳;林瑞静
  • 通讯作者:
    林瑞静
基于互信息特征提取的运动想象脑机接口
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国医学物理学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    贾婷婷;董朝轶;马爽;马鹏飞;陈晓艳;肖志云;齐咏生
  • 通讯作者:
    齐咏生

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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