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嵌入式水稻病虫害图像采集与诊断系统的研究

嵌入式水稻病虫害图像采集与诊断系统的研究

作者：张超浙江理工大学

学位级别：硕士

目前,我国水稻病虫害测报工具智能化程度落后,病虫害识别与诊断工作主要依赖于基层测报人员的经验,存在着效率低下、主观性强和非实时性等问题,无法满足当前水稻病虫害高发状况监测的需求。为了实现水稻病虫害智能测报,有一些学者开始... 详细信息

目前,我国水稻病虫害测报工具智能化程度落后,病虫害识别与诊断工作主要依赖于基层测报人员的经验,存在着效率低下、主观性强和非实时性等问题,无法满足当前水稻病虫害高发状况监测的需求。为了实现水稻病虫害智能测报,有一些学者开始研究基于图像的水稻病虫害智能识别和诊断技术在病虫害测报中的应用,但是目前农业病虫害图像采集工具存在不够便捷、或不可移动、或难以采集到人手或视线较难企及的病虫害部位等问题。本文利用无线网络、嵌入式和图像处理等技术,以水稻纹枯病为研究对象,设计并建立了嵌入式水稻病虫害图像采集与水稻纹枯病诊断系统。本论文主要研究内容与结果包括:(1)设计并搭建嵌入式水稻病虫害图像采集设备。该设备包括嵌入式无线相机、手持杆和手机控制端。嵌入式无线相机模块利用V4L2编程接口采集原始YUV图像,通过JPEG编码生成单张图像文件;采用H.264对原始图像数据进行编码,利用RTP/RTSP流媒体协议实现视频流的传输;采用Socket编程及自定义的通信协议接口,实现双端控制命令通信。手机控制模块借助VLC开源库实现与嵌入式相机的RTSP会话,以及RTP数据的解码并播放;同样采用Socket编程技术,并根据通信接口,实现控制命令的发送以及控制返回命令的接收;选取图片异步加载策略,实现已拍摄图片的预览,并集成上传服务器与本地图片处理功能。(2)研究并实现水稻纹枯病诊断算法。诊断算法部署在服务器端,首先对嵌入式图像采集设备采集的水稻纹枯病图像进行预处理,采取超颜色空间和显著性分割相结合的方法分离出病斑区域;提取每个病斑的颜色、形状和纹理特征;训练SVM分类器识别纹枯病病斑,并根据纹枯病病斑面积占比来诊断纹枯病为害等级。结果表明,该算法对水稻纹枯病为害等级的判断准确率达83.5%。本文搭建的嵌入式水稻病虫害图像采集和水稻纹枯病诊断系统,可实现便捷地采集水稻基部病虫害图像和水稻纹枯病智能诊断。测报人员将安装在可伸缩的手持杆一端的嵌入式相机推送到人手或视线难以企及的病虫害部位,并利用手机APP实时预览嵌入式相机的拍摄画面和控制相机进行拍摄,同时可选择拍摄图像或经过预处理的特征数据上传至图像处理服务器,进行纹枯病的自动识别与诊断。该系统有着良好的应用前景,可广泛应用于水稻病虫害田间调查和测报中。

关键词：水稻病虫害嵌入式相机图像采集纹枯病特征提取

安徽省水稻病虫害监测预警系统预测模块的设计与实现

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安徽省水稻病虫害监测预警系统预测模块的设计与实现

作者：张守网安徽农业大学

学位级别：硕士

我国是农业大国,水稻是我国的主要粮食作物之一,种植面积占全国耕地面积的25%左右。而从事水稻生产的农户约占总农户的50%,水稻的年产量将近占全国粮食总产量的1/2。全国以稻米为主食的有60%以上。但是水稻病虫害的危害一直严重影响水... 详细信息

我国是农业大国,水稻是我国的主要粮食作物之一,种植面积占全国耕地面积的25%左右。而从事水稻生产的农户约占总农户的50%,水稻的年产量将近占全国粮食总产量的1/2。全国以稻米为主食的有60%以上。但是水稻病虫害的危害一直严重影响水稻的生产,我国水稻病虫害年均发生面积14.5亿亩,在发生病虫害的总面积当中约占30.5%;年平均因此而损失300亿公斤每年,在粮食总损失中占1/2以上。水稻病虫害发生有明显的上升趋势。在其生长过程中,病虫害是限制水稻高产、稳产和优质的主要障碍之一。农业生产缺少植保专家和农业技术人员的实时指导。伴随着农村信息化进程的深入发展,利用现代信息技术提供农作物病虫害症状的远程诊断和信息咨询已成为解决病虫害诊断与防治的有效形式之一。本系统预测方面是基于案例推理(CBR)理论,通过重用或者修改旧问题来解决相似的新问题。采用Visual Studio 2008开发平台,以C#作为开发语言,SQL Server 2005数据库系统,以软件工程思想为指导,改进了水稻病虫害监测预警系统。可以通过浏览器/服务器模式(Browser/Server),用户可以及时获得病虫害的详细信息。系统功能和主要内容如下:1、实时动态,水稻病虫害数据通过曲线、列表和地图实时显示。便于农户实时掌握病虫害的情况。2、数据上报,发送系统消息上报数据,包括逐次、周报和年报上报数据。植保站把数据上报填充数据资源。3、数据查询,查看提交的逐次、周报和年报上报的数据。4、发生预测,利用多种模型执行病虫害发生情况预测预报。5、系统通知,查看与发送系统消息。通过网络平台查看所需的消息或发送信息提出自己的问题或见解。6、远程诊断,通过网络图片与远程手机客户端,进行诊断。本系统病虫资料数据库数据提取弹性好,表达、咨询、交流等形式多样,图、表等形式多样,适用于不同对象,外部影响因子输入灵活方便,如抗病(虫)性、施肥水平、基础菌(虫)量、作物生育期等,可结合本地实际进行修正输入。预测时效灵活,可以在任意点进行多次预测,便于使用和对预测值的修正。建有网上交流平台,对疑难杂症等问题进行多层次、多单位咨询交流。系统已上传,并进行了测试,达到了设计的要求,能够正常可靠地运行,并可监测与诊断。网址为http://***。本系统自正式运行以来,系统能长时间平稳运行。

关键词：水稻病虫害监测预警案例推理软件设计数据库

双牌县水稻病虫害专业化统防统治技术示范推广与成效

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双牌县水稻病虫害专业化统防统治技术示范推广与成效

作者：杨肖湖南农业大学

学位级别：硕士

近年来,水稻纹枯病、稻纵卷叶螟、稻瘟病、稻飞虱等水稻病虫害连续不断的发生,极大的影响了水稻的产量,全县水稻的生产也因此受到了严峻的考验。虽然经过部门和农民的共同努力,有效的控制了水稻的病虫害对于水稻产量的影响,但是由于每... 详细信息

近年来,水稻纹枯病、稻纵卷叶螟、稻瘟病、稻飞虱等水稻病虫害连续不断的发生,极大的影响了水稻的产量,全县水稻的生产也因此受到了严峻的考验。虽然经过部门和农民的共同努力,有效的控制了水稻的病虫害对于水稻产量的影响,但是由于每个田地之间病虫害的效果并不是完全的相同的,在防治效果上还是有很大的差异的。2012年以来,在永州市植保站的组织下,通过不断研究,不断加大应用推广力度,全面推进“水稻病虫害专业化统防统治”技术的大面积应用,提升防控整体水平,全县农作物病虫害专业化统防统治工作取得了一定的成效:1、促进了农户节本增收。①节约了防治成本。从2015年全县农民水稻自防情况看,即每亩每季节可省用药用工成本34元以上。②减少了病虫害损失。从防治情况看,2012-2015年全县水稻病虫专业化统防统治服务区早、晚稻亩平减损增产约48公斤。一季稻服务区亩平增产产量62公斤以上。2、改善了农业生态环境。为提高防治效果,在县植保站的指导下,专业化防治组织严格按照科学用药方案开展病虫防治,坚持使用高效、低毒、低残留、环境友好型农药,全县水稻减少化学农药用量20-30%,杜绝了过去部分农户使用高毒、高残留农药以及滥用农药、重复用药现象的发生;同时统一实行农药包装物废弃物回收、大包装农药供应使用,有效控制了农药包装物对农业面源污染,确保了农业生产安全、农产品质量安全和农业生态环境安全。3、社会效益显著。开展专业化统防统治后,一是配方农药的使用率、适期防治率及防治效果明显提高,增强了对突发重发病虫害的应急防控能力;二是防治组织有了合理利润,防治人员有了可观的收益,有效地解决了部分农民的就业问题;三是减轻了农民的劳动强度,增加了农民收入,更可以使农民腾出大量的时间和精力从事其它副业,无后顾之忧地去赚钱。同时,也树立了政府部门的良好形象,密切了干群关系,使农民切实感受到政府是想农民之所想,急农民之所急。大大调动了农民种粮的积极性,为实现社会粮食生产安全的目标发挥了重大作用。

关键词：双牌水稻病虫害专业化统防统治

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基于图像处理的水稻病虫害检测研究

基于图像处理的水稻病虫害检测研究

作者：戴晖南京林业大学

学位级别：硕士

水稻作为我国主要的粮食作物,已经渗透到了农业生产和人民生活的方方面面。在水稻生长过程中,由于病害、虫害等客观因素的存在,对其高质高产产生了不利影响。随着智慧农业的日益发展,虽然传统的人工检测方法正在逐步被基于机器学习的检... 详细信息

水稻作为我国主要的粮食作物,已经渗透到了农业生产和人民生活的方方面面。在水稻生长过程中,由于病害、虫害等客观因素的存在,对其高质高产产生了不利影响。随着智慧农业的日益发展,虽然传统的人工检测方法正在逐步被基于机器学习的检测方法取代,但是由于目前实际投入使用的检测系统运行比较复杂,农户对计算机检测知识的了解还不够深入,这些系统在广大农村无法得到很好地推广和普及。本文研究区设在如东县马塘镇尊三村,通过实地走访,采集了多种水稻病虫害图像总计1217张,分别提出了:基于LC显著性检测算法和OSTU算法相结合的病虫害图像分割方法,基于灰度共生矩阵、颜色矩、HU不变矩相结合的病虫害图像特征提取方式,基于RBF核函数的PSO-SVM模型的病虫害图像识别方式,并基于此设计出简单实用的水稻病虫害检测系统。具体研究内容及成果如下:(1)水稻病虫害图像的采集和预处理。本研究选择利用华为mate20和oppo findx3智能手机,于2021年的6月初至9月水稻病虫害多发季节,以如东县马塘镇尊三村多块农田为对象,在自然光照下分别拍取水稻病虫害图像总计1217张,并对采集到的图像进行预处理。首先,使用MATLAB2016b对病虫害灰度图模拟了不同函数的去噪实验,得出去噪效果较好的高斯滤波作为本文图像去噪的研究方法;其次,采用几种不同的图像分割方式分别对采集到的水稻病虫害图像进行分割,发现在利用LC显著性检测算法进行分割的基础上,结合OSTU算法再次进行阈值分割的方法得出的结果最优;最后,将分割得到的图像进行开闭运算,尽最大程度保留住水稻病虫害图像的真实形态。(2)基于SVM模型的病虫害图像检测识别。本文分析了SVM识别方法,提出了改进后的基于粒子群算法优化的SVM识别方法。对收集的图像进行筛选,挑出稻瘟病、稻曲病以及卷叶螟为害状图像,按照四比一的比例选取训练集样本共计568幅,测试集样本共计142幅,干扰图像114幅,通过原始SVM和改进后的SVM,分别对单一或多种图像特征参数进行操作,得出PSO-SVM模型对颜色和形状的融合特征进行识别时,训练准确率最高。(3)水稻病虫害检测系统的开发。本文对系统可行性进行分析,确定系统的主要功能,并在前文研究的最优支持向量机识别模型的基础上,开发出采用基于J2EE技术体系的通用Spring架构和SOA设计理念的检测系统。系统主要是采用前后台系统交互及与外围系统交互统一基于http协议实现,前端使用React+Antd+Umi架构,后台传输图像数据到服务端,调用已经提前打包到服务器的图像识别程序,对水稻病虫害图像进行分割和特征提取,从而进行识别检测。本文研究的检测系统平均诊断正确率为94.525%,诊断时间约为7秒,各项功能基本能够达到预期目标,与传统检测模式相比,具有实用性强、识别性高、操作容易等特点,便于水稻种植户使用,可以为他们提供及时、有效、无损的防治建议,能够满足大数据背景下的农业种植需求。

关键词：水稻病虫害图像检测支持向量机

水稻病虫害统防统治与绿色防控融合技术效益分析

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植物医生 2018年第1期31卷 49-51页

作者：袁文斌钟文祥李茜重庆市云阳县农业技术推广站重庆云阳404500

通过水稻病虫害专业化统防统治与灯光诱杀、性诱剂、黄板诱杀和稻田养鸭等绿色防控融合技术的示范表明,融合示范区对二化螟等主要害虫和田间杂草的控制效果明显优于常规种植区,二化螟枯心株率、枯心丛率、白穗率分别为0.13%、3.5%和0.1%... 详细信息

通过水稻病虫害专业化统防统治与灯光诱杀、性诱剂、黄板诱杀和稻田养鸭等绿色防控融合技术的示范表明,融合示范区对二化螟等主要害虫和田间杂草的控制效果明显优于常规种植区,二化螟枯心株率、枯心丛率、白穗率分别为0.13%、3.5%和0.1%,田间杂草相对防治效果为81%。融合示范区较常规种植区产量增加8.55%,纯收益增加28.7%,融合示范技术具有较好的推广应用前景。

关键词：水稻病虫害统防统治绿色防控融合效益分析

水稻病虫害专业化统防统治与绿色防控融合推进效益

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农业灾害研究 2023年第11期13卷 25-27,33页

作者：鲍光跃安徽省安庆市望江县回龙街道农业农村服务中心安徽望江246200

水稻是我国极为重要的粮食作物,但在水稻生产过程也面临着许多挑战,尤其是会受到各种病虫害的侵袭。为了实现可持续发展,使得水稻的抗逆能力得到显著提升。根据相关研究,有机结合传统的农药与环境保护措施,采用先进的绿色防护技术,能够... 详细信息

水稻是我国极为重要的粮食作物,但在水稻生产过程也面临着许多挑战,尤其是会受到各种病虫害的侵袭。为了实现可持续发展,使得水稻的抗逆能力得到显著提升。根据相关研究,有机结合传统的农药与环境保护措施,采用先进的绿色防护技术,能够大幅度提高水稻的抗性和抗病能力。基于此,综述了这种方法的实际应用,详细研究了水稻病虫害预防措施,以期能为水稻病虫害防治的种植人员提供借鉴。

关键词：水稻病虫害综合防治措施绿色防控

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水稻病虫害绿色防控技术的应用研究

中文科技期刊数据库（全文版）农业科学 2022年第10期 122-124页

作者：王亮山东省鱼台县农业农村局山东济宁232700

为了增强水稻病虫害绿色防控工作的实际成效,简述了当前水稻病虫害绿色防控技术运用的情况,分析了水稻病虫害绿色防控技术的运用优点,介绍了常见的水稻病虫害类型,从注重对物理防控技术的科学利用、加大对农业技术运用的力度、确保化学... 详细信息

为了增强水稻病虫害绿色防控工作的实际成效,简述了当前水稻病虫害绿色防控技术运用的情况,分析了水稻病虫害绿色防控技术的运用优点,介绍了常见的水稻病虫害类型,从注重对物理防控技术的科学利用、加大对农业技术运用的力度、确保化学技术应用的合理性、做好生物防治技术应用工作、强化生物农药技术运用管理、科学运用综合防控技术等方面提出水稻病虫害绿色防控技术的有效运用措施。

关键词：水稻病虫害绿色防控技术应用措施

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水稻病虫害全程无害化治理技术

中国农村小康科技 2005年第10期 43-43,54页

作者：林绍光广西田东县农学会 531500

水稻病虫害全程无害化治理技术, 是贯彻'预防为主,综合防治'的植保方针,加强病虫害预测预报,以有效控制病早害和控制农药残留为目标,在水稻生长的全生育期内,以优化农田生态环境为重心,综合考虑有益生物、有害生物、中性生物与环境等多... 详细信息

水稻病虫害全程无害化治理技术, 是贯彻'预防为主,综合防治'的植保方针,加强病虫害预测预报,以有效控制病早害和控制农药残留为目标,在水稻生长的全生育期内,以优化农田生态环境为重心,综合考虑有益生物、有害生物、中性生物与环境等多种因子的相互关系,协调农业防治、生物防治、物理防治和化学防治等各种治理措施,对以天敌为主的非靶标生物的不良影响降低到最低程度,将病早然害所造成的损失控制在经济阀值之下,把稻米农药残留控制在国家规定允许的范围以内,以获取最佳的经济、社会和生态效益的病早害防治技术.

关键词：无害化治理技术水稻病虫害全程农药残留控制病虫害预测预报病虫害防治技术农田生态环境损失控制病虫危害

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水稻病虫害的绿色防控措施探讨

农业科技与信息 2021年第23期 37-38页

作者：罗继兴云南省元阳县沙拉托乡农业综合服务中心云南元阳662408

为进一步促进我国病虫害绿色防控体系建设,本文以元阳县水稻病虫害绿色防控措施为例进行案例分析。通过灯光诱杀、性诱剂诱杀及多种生物防治技术的应用,促进高效低毒农药等水稻病虫害绿色防治技术的发展。通过绿色防控措施,提高水稻病... 详细信息

为进一步促进我国病虫害绿色防控体系建设,本文以元阳县水稻病虫害绿色防控措施为例进行案例分析。通过灯光诱杀、性诱剂诱杀及多种生物防治技术的应用,促进高效低毒农药等水稻病虫害绿色防治技术的发展。通过绿色防控措施,提高水稻病虫害的防治技术水平,同时在促进农民增产、增收方面取得了显著效果。

关键词：水稻病虫害绿色防控措施