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基于粗糙神经网络的番茄灰霉病预警模型构建与实现

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基于粗糙神经网络的番茄灰霉病预警模型构建与实现

作者：王登位宁夏大学

学位级别：硕士

设施农业在我国农业面积中所占的比重日益增长,是解决我国人多地少制约可持续发展的有效工程,然而设施农业病虫害日益严峻的形势是发展设施农业所面临的重要难题。目前病虫害监测数据采集主要依靠植保人员田间考察、取样分析,数据量有... 详细信息

设施农业在我国农业面积中所占的比重日益增长,是解决我国人多地少制约可持续发展的有效工程,然而设施农业病虫害日益严峻的形势是发展设施农业所面临的重要难题。目前病虫害监测数据采集主要依靠植保人员田间考察、取样分析,数据量有限从而直接影响预警分析的准确性、及时性和有效性。本文主要针对设施农业,通过物联网技术实时采集温室番茄作物的各种环境参数,构建基于粗糙神经网络的番茄灰霉病预警模型,通过对实时采集的数据进行分析,可以对番茄灰霉病进行预警。本论文重点研究内容如下：1.在温室环境下,基于物联网感知层的各种传感器实时采集的空气温湿度、土壤温湿度、光照、CO2浓度等数据,通过WebService等接口存储在云平台的临时数据库和Hadoop集群中。2.番茄灰霉病预警模型的构建。本文首先基于双环境因子对番茄灰霉病产生的影响做研究,分析其存在的不足,进一步基于多因子番茄灰霉病预警模型研究,由于处理的因子比较多,选用传统的BP神经网络与改进的BP神经网络分别与粗糙集理论相结合,通过实例对比分析,结果表明本文提出的基于粗糙神经网络预警模型预警的准确率和训练时间都有一定的提高,该预警模型的构建思路为病害预警的研究提供有益的参考。3.番茄灰霉病监测预警系统的研发。本文基于构建的预警模型采用JAVA语言在Myeclipse开发环境的SpringMVC架构上开发了预警系统,实时数据的存储使用到MySql以及Hadoop集群,前台显示使用到JQuery以及其他JS技术。基于以上研究,本论文以番茄灰霉病为例,开发了基于粗糙神经网络的番茄灰霉病预警系统,系统作为国家现代农业科技城搭建的农科城农业云服务平台上SAAS层的设施云服务的一部分,通过在农科城云服务平台上部署、运行、调试及维护,目前运行状况良好。以上的研究可以作为构建其他预警系统的参考资料,同时也为实现设施农业的“绿色植保”提供现实意义。

关键词：粗糙集理论人工神经网络番茄灰霉病病害预警物联网

利用自适应模糊推理PMHT算法的红外小目标跟踪与检测

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红外与激光工程 2009年第3期38卷 536-541页

作者：石文君石尚庆王登位徐海全海军航空工程学院研究生管理大队山东烟台264001 空军雷达学院预警监视情报系湖北武汉430019 华中科技大学图像识别与人工智能研究所湖北武汉430074

提出了一种基于自适应模糊推理PMHT算法对红外序列图像的小目标进行跟踪和检测。对红外序列图像进行中值滤波、边缘提取、海天线识别与对消等预处理后,可以提取出若干个备选小目标,通过PMHT与模糊自适应相结合算法来实现对备选目标的跟... 详细信息

提出了一种基于自适应模糊推理PMHT算法对红外序列图像的小目标进行跟踪和检测。对红外序列图像进行中值滤波、边缘提取、海天线识别与对消等预处理后,可以提取出若干个备选小目标,通过PMHT与模糊自适应相结合算法来实现对备选目标的跟踪和数据关联,最后,根据先验知识和检测条件实现小目标检测。算法通过模糊自适应来调整系统噪声方差,经过多次迭代,从而实现数据关联以及目标模型实时检测。另外,在多目标跟踪中存在目标重叠的现象,运用"记忆和填充"方法来解决多目标的合并和分裂问题,算法易于硬件实现。通过对实际的红外序列图像进行小目标检测,验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：小目标检测 PMHT 记忆和填充合并和分裂

GPU和格子玻尔兹曼方法联合加速的水平集模型及其在图像分割中的应用

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红外与毫米波学报 2021年第1期40卷 108-121页

作者：石文君王登位刘万锁蒋大钢空军工程大学航空机务士官学校河南信阳464000 航空航天学院电子科技大学四川成都611731 飞行器集群智能感知与协同控制四川省重点实验室四川成都611731

面向图像分割应用,提出了一种新颖的GPU加速水平集模型,将来自于不同模型的全局及局部拟合能量有机地整合一起,并且可以自适应地调整全局项的加权系数。无论初始轮廓位于图像中的任何位置,模型都可以有效地分割出具有强度非同质性图像... 详细信息

面向图像分割应用,提出了一种新颖的GPU加速水平集模型,将来自于不同模型的全局及局部拟合能量有机地整合一起,并且可以自适应地调整全局项的加权系数。无论初始轮廓位于图像中的任何位置,模型都可以有效地分割出具有强度非同质性图像中的前景目标。在数值实现环节,采用格子玻尔兹曼方法的策略来打破传统求解方法对于时间步长参数的限制条件。另外,借助NVIDIA GPU来高效地组织格子玻尔兹曼方法的数值解算过程,以充分利用格子玻尔兹曼方法所具有的并行特性。在合成及真实图像数据上的实验结果验证了所提方法的有效性。另外,还对影响分割结果的数个关键因素进行了深入的分析。

关键词：强度非同质性水平集方法分割格子玻尔兹曼方法图形处理单元.

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复杂动态背景下的红外运动多目标跟踪与检测

光电工程 2010年第1期37卷 49-54页

作者：石文君王登位徐海全汪浩海军航空工程学院研究生管理大队山东烟台264001 华中科技大学图像识别与人工智能研究所武汉430074

提出了一种采用小波变换对复杂动态背景变化程度的检测方法。对红外序列图像进行小波变换预处理后,可以提取出若干个特征区域,通过检测这些特征区域的差异来判断背景的变化程度,实现背景抑制。在抑制动态背景的基础之上,运用基于动态先... 详细信息

提出了一种采用小波变换对复杂动态背景变化程度的检测方法。对红外序列图像进行小波变换预处理后,可以提取出若干个特征区域,通过检测这些特征区域的差异来判断背景的变化程度,实现背景抑制。在抑制动态背景的基础之上,运用基于动态先验知识的区域主动轮廓模型的水平集方法来实现红外多目标的数据关联和跟踪,动态先验知识包括形状描述因子、灰度特征和运动特征等。同时,在多目标跟踪中存在目标"合并和分裂"的现象,运用"记忆和填充"方法来实现对多目标的稳定跟踪。通过对实际复杂动态背景条件下的红外序列图像进行多目标跟踪和检测实验,验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：小波变换区域主动轮廓模型合并和分裂记忆和填充

Fast hybrid fitting energy-based active contour model for target detection

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Chinese Optics Letters 2011年第7期9卷 29-32页

作者：王登位张天序颜露新 State Key Laboratory for Multispectral Information Processing Technologies Institute for Pattern Recognition and Artificial Intelligence Huazhong University of Science and Technology

A novel hybrid fitting energy-based active contour model in the level set framework is proposed. The method fuses the region and boundary information of the target to achieve accurate and robust detection performance. A special extra term that penalizes the deviation of the level set function from a signed distance function is also included in our method. This term allows the time-consuming redistancing operation to be removed completely. Moreover, a fast unconditionally stable numerical scheme is introduced to solve the problem. Experimental results on real infrared images show that our method can improve target detection performance efficiently in terms of the number of iterations and the wasted central processing unit （CPU） time.

关键词： Infrared imaging Program processors

平面地标导引下的红外建筑物目标间接识别技术研究

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红外 2016年第12期37卷 1-9页

作者：王登位电子科技大学航空航天学院四川成都611731

在某些情况下,如目标处于远距离、目标局部对比度低、目标被遮挡、目标区模式频繁出现等,采用直接识别方法难以正确识别目标。为此,提出了一种基于平面地标间接定位的典型地面建筑物目标识别方法。在地面准备阶段进行地标选取以及参考... 详细信息

在某些情况下,如目标处于远距离、目标局部对比度低、目标被遮挡、目标区模式频繁出现等,采用直接识别方法难以正确识别目标。为此,提出了一种基于平面地标间接定位的典型地面建筑物目标识别方法。在地面准备阶段进行地标选取以及参考图制备。在飞行阶段,用匹配算法对地标进行自动捕获、识别和定位,然后利用地标与目标的空间约束关系,间接定位包含目标的局部感兴趣区。当局部感兴趣区的对比度显著时,启动最后阶段的基于形态学处理框架的直接识别操作。通过仿真实验测试分析了该算法的适应性。

关键词：平面地标红外建筑物目标间接定位直接识别

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港口背景下红外运动多目标跟踪

红外与激光工程 2010年第6期39卷 1007-1011页

作者：石文君王登位胥辉旗刘晓红朱平云海军航空工程学院研究生管理大队山东烟台264001 华中科技大学图像识别与人工智能研究所湖北武汉430074

介绍了一种采用小波变换抑制港口动态背景的方法。在此基础上,运用基于Chan-Vese模型的水平集方法实现图像区域分割和粒子区域的特征提取,提取的特征包括结构和灰度特征,结合这些粒子区域特征和先验知识,在对标准粒子滤波进行改进的基... 详细信息

介绍了一种采用小波变换抑制港口动态背景的方法。在此基础上,运用基于Chan-Vese模型的水平集方法实现图像区域分割和粒子区域的特征提取,提取的特征包括结构和灰度特征,结合这些粒子区域特征和先验知识,在对标准粒子滤波进行改进的基础之上,实现多目标跟踪中的数据关联和目标聚类。同时,在多目标跟踪中会出现"新目标出现、目标消失、多目标合并与分裂、目标受遮挡"等现象,根据图像能量和轮廓形状间距离的变化来判断和解决上述现象带来的误跟踪问题。通过对实际港口背景条件下的红外序列图像进行多目标跟踪实验,验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：多目标跟踪小波变换 Chan-Vese模型改进粒子滤波

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基于D-S证据理论的近岸舰船目标识别

电光与控制 2009年第11期16卷 87-91页

作者：石文君汪小平王登位海军航空工程学院山东烟台264001 华中科技大学图像识别与人工智能研究所武汉430074

在深入分析和提取近岸舰船目标红外特性和微波特性的基础之上,提出一种基于D-S证据理论的红外图像和微波特性融合方法来实现近岸舰船目标的识别。一方面,对红外图像进行小波去噪、边缘提取、海天线识别与对消等红外预处理和特征提取后,... 详细信息

在深入分析和提取近岸舰船目标红外特性和微波特性的基础之上,提出一种基于D-S证据理论的红外图像和微波特性融合方法来实现近岸舰船目标的识别。一方面,对红外图像进行小波去噪、边缘提取、海天线识别与对消等红外预处理和特征提取后,可以得到若干个待选目标;另一方面,对目标回波进行衰减、低噪声放大、滤波和线性放大等处理后,可以得到信号幅度大于一定阈值若干个待选目标。最后,通过对红外和微波得到的待选目标运用D-S证据理论的融合规则进行数据融合,得到最终识别结果。算法易于硬件实现。实验表明,该方法能达到较好的识别效果。

关键词：红外图像微波特性 D-S证据理论近岸舰船目标识别

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激光成像仿真及多维可分辨准则构建研究

电光与控制 2017年第8期24卷 76-80,86页

作者：王登位李春荣石文君电子科技大学航空航天学院中国人民解放军93501部队空军第一航空学院航空弹药教研室

针对依赖于人工判读且缺乏客观性的静态形式的二维Johnson准则所存在的问题,提出了一种可利用计算机实现在线自动计算的多维可分辨准则。其主要目的为:在激光成像条件下,研究成像视角、距离分辨率(DR)、信噪比(SNR)及线对数(LP)对目标... 详细信息

针对依赖于人工判读且缺乏客观性的静态形式的二维Johnson准则所存在的问题,提出了一种可利用计算机实现在线自动计算的多维可分辨准则。其主要目的为:在激光成像条件下,研究成像视角、距离分辨率(DR)、信噪比(SNR)及线对数(LP)对目标探测概率、识别概率和辨识概率的定量影响。给出了全空间形式的数据查询表格,开发了3种具有一般普适性的识别与辨识算法,并以高度逼真的曲面表达形式对准则的数据结果进行了可视化显示。最后,给出了一组具有工程参考价值可分辨性准则结论。

关键词：激光成像仿真多维可分辨准则距离分辨率信噪比线对数探测概率识别概率辨识概率