我国是一个农业大国,耕地面积占全球耕地面积的7%。但在虫害防治方面存在一些问题。农户过去较少的关注前期病虫害防治工作,大部分农户认为可以由后期农药的治理来弥补,造成了过于依赖农药以及农药不合理的使用,对环境的破坏日益严峻。
因此,研发虫害监测预警装备,打开了虫害防治的新思路,保障大田产量和品质,促进绿色农业和乡村振兴。
虫害监测预警系统调用识别模型对虫害设备采集到的图像进行识别、统计,并且通过系统可以查看虫情图像以及虫情统计信息。
产品有三个核心优势,首先提出一种基于临界点非线性增强的虫害精准分割技术,通过非线性增强去除背景技术获取高质量虫害样本图像,提高模型识别精度,通过非线性调整曲线增加灰度值得动态范围,增强图像对比度。
其次提出了粘连害虫图像分割技术,根据种间害虫和非种间害虫在SHV分割阈值上的差异确定害虫的分割阈值,再选取不同种类形态完整的害虫样本,利用粘连判定公式,将判定为粘连的标记为待分割区域,同时利用虫体头翅长度和头部夹角两个几何特征参数,定位虫体轮廓,进行定位分割。
最后进行模型优化,为改善害虫的特征提取效果,在深度残次网络之后增加了改进的空洞卷积池化金字塔,将不同尺度的害虫卷积特征融合在一起。在特征提取网络上添加卷积注意力模块CBAM,将其融入到各种卷积神经网络中进行端到端的训练,提高模型的特种提取能力,同时为提高神经网络的收敛性,将特征提取网络中的ReLu激活函数优化为Mish激活函数,提高了模型的特征表达能力。
该装置的创新点在于虫害图像精准分割实现了高精度和高对比度,攻克“特征提取”和“模型构建难题”,与传统方法对比,提高了模型的特征提取能力和特征表达能力。团队还构建了监测预警平台,为农业生产增量增产提供大数据支撑。
团队成员以主要作者发表SCI/EI论文6篇,发表软件著作权6篇,授权国际发明专利1项,实用新型专利4项,发明实审专利8项。