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基于卷积模型的农业问答语性特征抽取分析

农业机械学报 2018年第12期49卷 203-210页

作者：张明岳吴华瑞朱华吉国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京农业信息技术研究中心北京100097 农业农村部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室北京100097

互联网农技推广社区每秒增衍问答数据近万组,这些海量数据具有隐性的词性、情感和冗余向量特征,实现数据聚合与数据块消减是该领域的难题。提出了一种基于卷积神经网络的农业问答情感极性特征抽取分析模型,结合农业分词字典,对数据集进... 详细信息

互联网农技推广社区每秒增衍问答数据近万组,这些海量数据具有隐性的词性、情感和冗余向量特征,实现数据聚合与数据块消减是该领域的难题。提出了一种基于卷积神经网络的农业问答情感极性特征抽取分析模型,结合农业分词字典,对数据集进行分词后使用Skip-gram模型转换为256维的词向量,利用批规范后的卷积神经网络对数据集进行训练,从而得到用于识别农技推广社区问答词性情感相似性的神经网络模型参数。试验结果表明,该方法能够准确识别测试样例集中的冗余队列,与其他5种文本分类方法进行比较,各项指标优势明显,针对测试集的语性特征抽取准确率达到82. 7%。

关键词：农业信息分类特征提取自然语言处理卷积神经网络

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基于实例分割的柑橘花朵识别及花量统计

农业工程学报 2020年第7期36卷 200-207页

作者：邓颖吴华瑞朱华吉国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京市农业信息技术研究中心北京100097 农业农村部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室北京100097

柑橘隔年结果现象严重,花量统计有助于果园的规划管理,并对产量预测有重要意义,但是柑橘单一植株花量巨大,花朵紧凑密集,花期树叶遮挡覆盖,对花量计算造成很大的阻碍。对此该研究提出基于实例分割的柑橘花朵识别与花量统计方法,以花期... 详细信息

柑橘隔年结果现象严重,花量统计有助于果园的规划管理,并对产量预测有重要意义,但是柑橘单一植株花量巨大,花朵紧凑密集,花期树叶遮挡覆盖,对花量计算造成很大的阻碍。对此该研究提出基于实例分割的柑橘花朵识别与花量统计方法,以花期的柑橘树冠图像为样本进行花朵实例的识别及分割,通过对Mask R-CNN主体卷积部分和掩膜分支部分的优化,实现对复杂结构图像中密集小尺度柑橘花朵目标的高效检测、获取图像中可见花数量。结果显示,该方法花量识别神经网络的平均精度为36.3,花量计算误差为11.9%,对比未优化Mask R-CNN网络在训练和识别的时间效率上均有显著提升。该研究解决了柑橘花量统计难度高的问题,有助于柑橘早期测产和落花监测,并为花量控制提供决策依据。

关键词：图像处理目标检测算法花朵识别花量计算实例分割残差神经网络

基于云原生技术的土壤墒情监测系统设计与应用

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农业工程学报 2020年第13期36卷 165-172页

作者：于景鑫杜森吴勇钟永红张钟莉莉郑文刚李文龙国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 全国农业技术推广服务中心北京100125 农业农村部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室北京100097 中国地质大学(北京)土地科学与技术学院北京100083

该研究针对全中国尺度的土壤墒情监测需求,构建基于自动监测站原位监测与多源专题数据的土壤墒情数据获取感知技术体系,提出数据质量控制清洗策略并建立数据校正插补模型。系统基于云原生技术设计,将模块以微服务形式灵活开发部署,通过... 详细信息

该研究针对全中国尺度的土壤墒情监测需求,构建基于自动监测站原位监测与多源专题数据的土壤墒情数据获取感知技术体系,提出数据质量控制清洗策略并建立数据校正插补模型。系统基于云原生技术设计,将模块以微服务形式灵活开发部署,通过容器技术打包运行独立实例,布设了墒情数据上报采集、可视化分析和数据挖掘应用等核心模块。依托空间分析和WebGL技术开发3D WebGIS数据分析功能模块,实现协同土壤墒情、土地利用、海拔高程等多源数据可视化分析与制图,深入挖掘数据价值,实现墒情估算和基于水量平衡的灌溉决策应用服务。系统已在中国21个省份得到应用,建立自动监测站970个,采集监测数据6000余万条,为用户掌握土壤墒情现状、指导农业节水灌溉、获取可靠科研数据等应用提供数据与技术服务。

关键词：土壤墒情监测系统设计数据感知 WebGIS 深度学习

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基于云服务接入的温室环境采集终端优化设计

沈阳农业大学学报 2018年第3期49卷 371-377页

作者：李文龙郑文刚卜云龙张馨姚远方北京农业信息技术研究中心北京100097 农业部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室北京100097 北京京鹏环球科技股份有限公司北京100094

由于温室环境信息采集需求多样、应用分散设备接入网络困难且为物联网,云服务优先应用领域,使得采用运营商通讯(GSM/GPRS、3G、4G等)的环境数据采集设备在温室生产中应用越来越多,但实际运行过程中依然存在系统能耗高、太阳能温室内充... 详细信息

由于温室环境信息采集需求多样、应用分散设备接入网络困难且为物联网,云服务优先应用领域,使得采用运营商通讯(GSM/GPRS、3G、4G等)的环境数据采集设备在温室生产中应用越来越多,但实际运行过程中依然存在系统能耗高、太阳能温室内充电效率低、铅酸蓄电池供电为主体积大、整体密封性差难以适应高温高湿环境等问题,迫切需要在以上几个方面开展优化设计。开发了低成本、集成度高、低功耗的温室环境感知终端,能够采集常规数字(I2C、1-wire、串口等)、模拟信号传感器(0~5V,4~20m A),灵活选择传感器满足用户对不同监测参数的测量需求并通过GSM/GPRS接入已有的设施农业云服务平台,适合分散,大区域接入、单温室直接网络接入等应用场景。重点在终端能耗管理、防护结构、太阳能供电结构等方面开展优化设计,小功率太阳能电池板采用多角度安装方式,实现延长充电时间超过2h·d^(-1),提高温室内太阳能利用率;将主动通风空气防辐射罩与符合IP67标准防护壳构成一体,适应高温高湿环境,并加速防辐射罩内部与外部气流交换速度,提高温湿度、CO2测量响应速度和精度;低功耗硬件选型配合事件触发唤醒能耗管理模式解决GSM/GPRS通讯能耗问题使终端休眠能耗为44u A,常规应用频率平均功耗达1.1m A,实现无外接供电设备全负荷独立工作近1个月,满足温室环境在线监测需求。该优化设计与应用具有开放性、易用性、低成本、安装便捷等特点,能够提升温室生产监测能力,市场前景广阔。

关键词：温室智能传感器环境监测低功耗设计 GSM/GPRS

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基于区域亮度矫正的番茄成熟度定量分级方法

农业工程学报 2023年第7期39卷 195-204页

作者：张钟莉莉何婷婷李志伟史凯丽刘长斌郑文刚北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 农业农村部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室北京100097 山西农业大学农业工程学院太谷030801 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097

针对现有番茄成熟度分级标准不统一,泛化性有待提高等问题,该研究提出一种基于区域亮度矫正的果面红色着色区域提取的方法。采用R-G法增强番茄表面的红色区域,利用Otsu分割方法提取表面着色区域,判断各着色区域的轮廓树结构以计算着色... 详细信息

针对现有番茄成熟度分级标准不统一,泛化性有待提高等问题,该研究提出一种基于区域亮度矫正的果面红色着色区域提取的方法。采用R-G法增强番茄表面的红色区域,利用Otsu分割方法提取表面着色区域,判断各着色区域的轮廓树结构以计算着色区域面积占图像总面积的比例作为主要特征,构建多因子融合的随机森林模型以实现番茄成熟度的量化分级。同时,利用基于局部亮度均衡的图像快速修复方法以解决光照变化导致的番茄表面高亮度反射问题。结果表明:以番茄表面着色面积比成熟度评价指标的分级平均正确率为92.96%,相比传统颜色矩和颜色直方图作为评价指标时的分级准确率提高了6.53和20.6个百分点。高亮区域领域像素加权替代法可对番茄高亮区域亮度实现有效矫正,矫正后的未熟、半熟和成熟番茄图像的果面着色区域面积占番茄图像总面积的比例较矫正前提高了0.06、0.15和0.11,分级准确率分别提高了17.24、11.47和4.69个百分点。研究可为番茄成熟度的定量性分级提供决策基础。

关键词：随机森林像素番茄成熟度亮度矫正红色着色区域提取

采用组合增强的YOLOX-ViT协同识别温室内番茄花果

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农业工程学报 2023年第4期39卷 124-134,F0003页

作者：吕志远张付杰魏晓明黄媛李晶晶张钟莉莉昆明理工大学现代农业工程学院昆明650500 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 石家庄市农林科学研究院石家庄050011 农业农村部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室北京100097

番茄花果的协同识别是温室生产管理调控的重要决策依据,针对温室番茄栽培密度大,植株遮挡、重叠等因素导致的现有识别算法精度不足问题,该研究提出一种基于级联深度学习的番茄花果协同识别方法,引入图像组合增强与前端ViT分类网络,以提... 详细信息

番茄花果的协同识别是温室生产管理调控的重要决策依据,针对温室番茄栽培密度大,植株遮挡、重叠等因素导致的现有识别算法精度不足问题,该研究提出一种基于级联深度学习的番茄花果协同识别方法,引入图像组合增强与前端ViT分类网络,以提高模型对于小目标与密集图像检测性能。同时,通过先分类识别、再进行目标检测的级联网络,解决了传统检测模型因为图像压缩而导致的小目标模糊、有效信息丢失问题。最后,引入了包括大果和串果在内的不同类型番茄品种数据集,验证了该方法的可行性与有效性。经测试,研究提出的目标检测模型的平均识别率均值(mean average precision,m AP)为92.30%,检测速度为28.46帧/s,其中对小花、成熟番茄和未成熟番茄识别平均准确率分别为87.92%、92.35%和96.62%。通过消融试验表明,与YOLOX、组合增强YOLOX相比,改进后的模型m AP提高了2.38~6.11个百分点,相比于现有YOLOV3、YOLOV4、YOLOV5主流检测模型,m AP提高了16.56~23.30个百分点。可视化结果表明,改进模型实现了对小目标的零漏检和对密集对象的无误检,从而达到了高精度的协同检测目标。研究成果为温室种植环境下的番茄生长识别提供参考。

关键词：图像识别深度学习番茄级联网络 YOLOX Transformer 协同检测图像增强

基于机器视觉和穿戴式设备感知的村镇老年人跌倒监测方法

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西南大学学报（自然科学版） 2021年第11期43卷 186-194页

作者：邓颖吴华瑞孙想北京农业智能装备技术研究中心/国家农业信息化工程技术研究中心/北京农业信息技术研究中心/农业农村部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室北京100097

随着我国村镇老人独居比例日渐增加,加上村镇地区医疗机构分布稀疏,老人跌倒受伤常因发现和送治不及时导致伤损恶化甚至死亡,快速及时地发现是减少村镇独居老人跌倒致死的关键.本文开展了基于穿戴式设备感知体征数据和2D视频数据对老人... 详细信息

随着我国村镇老人独居比例日渐增加,加上村镇地区医疗机构分布稀疏,老人跌倒受伤常因发现和送治不及时导致伤损恶化甚至死亡,快速及时地发现是减少村镇独居老人跌倒致死的关键.本文开展了基于穿戴式设备感知体征数据和2D视频数据对老人跌倒的情况进行多维数据融合监测分析和跌倒判定的技术方法研究.通过改进多参数跌倒图像识别算法,以核心位移速度、躯干水平角度、人体边框宽高比为参数进行了人体跌倒的判断分析.试验结果显示,基于随机森林和KNN的体征数据分析对跌倒行为预测的模型准确率均为0.77,但KNN的F1值相对前者高出2个百分点.本文基于openpose人体关键骨骼节点分析的跌倒识别准确率为0.79,加入基于Mask R-CNN的周边环境感知参数,改进后的模型识别准确率提升到0.85,而本文提出基于机器视觉和穿戴式设备感知数据融合的村镇老年人跌倒综合判断法,将图像数据和体征数据融合后采用BiLSTM模型训练分类,准确率达到0.90,显著提高了村镇老年人跌倒监测的准确性和可靠性.本文建立的人体跌倒监测方法还可以在保证准确率的同时,更好适用于我国村镇网络不稳定、数据传输通量较低的地区.

关键词：摔倒检测机器视觉神经网络机器学习数据融合

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FDR土壤水分传感器田间性能测试分析

节水灌溉 2021年第2期 41-46页

作者：吴勇钟永红杜森姚丽岳焕芳孟范玉全国农业技术推广服务中心北京100125 农芯科技(北京)有限责任公司北京100097 北京农业技术推广站北京100125 农业部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室北京100125

为了解不同土壤水分传感器的工作性能,以目前国内应用最为广泛的频域反射性(FDR)土壤水分传感器为例,考虑当前新型的探管式结构,选取3种国产主流的FDR(管式)传感器(编号为Q1、Q2和Q3)进行261 d的田间性能测试试验。结果表明:3种传感器... 详细信息

为了解不同土壤水分传感器的工作性能,以目前国内应用最为广泛的频域反射性(FDR)土壤水分传感器为例,考虑当前新型的探管式结构,选取3种国产主流的FDR(管式)传感器(编号为Q1、Q2和Q3)进行261 d的田间性能测试试验。结果表明:3种传感器监测的土壤含水量曲线变化规律一致,峰值出现在有降雨时,表层土壤含水量曲线波动幅度大于深层土壤。但3种传感器在绝对数值上存在较大差异,土壤含水量变异系数在0.20~0.58之间。3种传感器的观测数值受温度影响较大,表层(0~20 cm)土壤变异系数大于深层土壤,增幅为38%以上,夏季(6月到7月)的土壤含水率变异系数大于其他季节,增幅为16%。通过对传感器观测值和人工观测值进行数据拟合,分别建立了3种传感器土壤水分的原位二次标定方程,有效降低了传感器之间的变异系数,降幅为53%~66%。因此,在农田应用中,应考虑土壤温度、土壤类型因素对FDR传感器原位二次标定的影响,以消除不同传感器工厂标定的差异性。

关键词：土壤水分传感器 FDR 性能测试土壤含水量

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协同办公平台数据驱动下的农业科研绩效评价

河北农业大学学报 2020年第5期43卷 122-130页

作者：李昀吴华瑞李奇峰顾静秋李庆学韩笑北京市农林科学院北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京市农业信息技术研究中心北京100097 农业部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室北京100097

科研创新成果评价是系统性衡量项目完成质量的重要步骤,它为科研人员激励制度制定、科研资源合理配置提供了重要参考。科研项目投入和产出是实质性的,属于科研绩效评估的定量标准,能够使成果评价更加科学客观。考虑到目前科研单位通常... 详细信息

科研创新成果评价是系统性衡量项目完成质量的重要步骤,它为科研人员激励制度制定、科研资源合理配置提供了重要参考。科研项目投入和产出是实质性的,属于科研绩效评估的定量标准,能够使成果评价更加科学客观。考虑到目前科研单位通常利用协同办公平台管理项目科研成果,在此基础上研究了针对农业领域的量化的科研创新成果评价指标体系。在1种改进熵-TOPSIS的评价框架下,利用香农熵对设置指标进行加权,然后同时引入曼哈顿距离,余弦距离和灰色关联度优化TOPSIS模型的理想解距离计算方式。实际案例测试结果表明,该方法支持农业科研项目的多指标绩效评价。与其他传统方法相比,能有效捕捉多级评价指标的细节差异,保证评价结果的准确性和客观性,且构建的指标体系可为后续其他科研项目评价和协同办公平台实现评价功能提供可借鉴模式。

关键词：农业科研创新绩效评价曼哈顿距离灰色关联 TOPSIS模型