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[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
陈仁凡 谢知 林晨
为解决温室环境下草莓果实快速准确识别问题，提出一种基于改进YOLOv5s的草莓成熟度检测方法。在主干中引入Shuffle＿Block作为特征提取网络，从而实现模型轻量化。同时，在颈部结构中使用全维度动态卷积模块（omni-dimensional dynamic convolution, ODConv），以提高网络对草莓目标的信息挖掘能力，降低计算量，并进一步实现轻量化。结果显示，改进后的YOLO-ODM(YOLO with ODConv module)模型的平均精度均值达97.4%，模型体积是7.79 Mb，在GPU上的单张平均检测时间仅11 ms，浮点运算量为6.9×10~9。与原网络相比，轻量化的YOLO-ODM方法在提高检测精度的同时，模型大小缩减43%，浮点运算量降低52%。以上结果表明，该轻量化方法可快速准确地对温室环境下草莓果实的成熟度进行检测，实现草莓的生长状态监测。
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
张晖耀 黄力湘 陈继清 刘睿 苏子龙 银庆刚 黄敬炎 桂友强 李家鑫
[目的]本文旨在提高机械自动化设备进行草莓采摘时的草莓成熟度检测精度。[方法]针对草莓采摘过程中因枝叶遮挡、检测目标小、同级成熟度果皮纹理特征差异导致成熟度检测精度低的问题，提出一种草莓成熟度检测模型—YOLOv5s-SCW。本模型通过在Backbone中融合Swin Transformer Block，加强相同成熟度草莓果皮纹理特征融合，显著减少模型的参数量；在Neck中采用CA（Coordinate Attention ）注意力机制，引入空间坐标信息，提高模型检测精度；采用Wise-IoU（WIoU）损失函数替换CIoU损失函数，动态调整目标权重，提高模型的检测性能。最后基于草莓数据集进行试验，验证改进模型的性能。[结果]相较于标准YOLOv5s模型，YOLOv5s-SCW模型在精确率、召回率和平均精度均值（mAP）方面分别提升了4.9%、5.6%和4.9%，达到了91.3%、90.6%和95.7%。不同成熟度草莓的平均检测精度（高、中、低）分别为97.1%、93.7%和96.3%，平均检测时间为10.8毫秒，模型参数量为4.84 M。[结论]本研究基于YOLOv5s提出的YOLOv5s-SCW模型显著提高了模型在自然环境下识别不同成熟度草莓的能力，大幅降低了模型的参数量，实现了轻量化，满足农业过程中进行实际草莓采摘的需求。
关键词：
草莓 YOLOv5s 成熟度检测 轻量化
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
周涛 王骥 麦仁贵
为提高不同成熟度种植区域的机械采摘菠萝准确率，保证菠萝品质，提出了基于改进YOLOv8的实时菠萝成熟度目标检测方法。针对自然环境下菠萝机械采摘中存在目标小、数量密集和光线遮挡等问题，改进模型把原始YOLOv8模型中主干部分、颈部部分的公共卷积替换成深度可分离卷积（Depthwise Separable Convolution,DSConv），精简模型参数；在融合特征前增加了卷积注意力机制模块（Convolutional Block Attention Module,CBAM），使特征融合更关注重要的特征，提升目标检测的准确率；使用EIoU损失函数替换YOLOv8网络原损失函数CIoU，加快网络收敛速度。结果显示，改进模型对菠萝成熟度检测PmA为97.33%，与Faster RCNN、YOLOv4、YOLOv5、YOLOv7对比发现，PmA分别提升5.53、7.91、4.38、4.66百分点；在保证检测精度的前提下，算法模型参数量仅为16.8×10~6。结果表明，改进模型提高了菠萝成熟度识别的精度和推理速度，具有更强的鲁棒性。
关键词：
菠萝成熟度 YOLOv8 目标检测
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
史龙飞 宋朝鹏 贺帆 段史江 王涛 王梅 宫锦 宫长荣
为准确判定烟叶采收成熟度,以不同成熟度中部烟叶为材料,利用机器视觉技术提取不同成熟度烟叶图像的颜色和纹理特征值,采用主成分分析法对3个颜色特征值(色调、饱和度、亮度)和5个纹理特征值(角二阶矩、相关度、熵、对比度、逆差距)进行优化,利用BP神经网络建立烟叶成熟度检测模型。结果表明,采用前4个主成分可综合反映3个颜色特征值和5个纹理特征值的分级信息,实现了参数的优化;在图像信息主成分因子数为4,中间节点数为16时,该识别模型最佳,模型平均识别率为93.67%,表明基于机器视觉技术对烤烟鲜烟叶成熟度的检测是可行的。
关键词：
烤烟 成熟度 机器视觉 BP神经网络
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
王勇 陶兆胜 石鑫宇 伍毅 吴浩
[目的]在自然环境下进行机械自动化采摘苹果时，对不同成熟度的果实做到精确检测尤为重要。针对因苹果之间遮挡和同级成熟度苹果的纹理特征分布差异所导致的在自然环境下不同成熟度苹果目标检测精度较低的问题，提出了一种不同成熟度苹果检测模型SODSTR-YOLOv5s（YOLOv5s with Small Detection Layer and Omni-Dimensional Dynamic Convolution and Swin Transformer Block）。[方法]首先改进YOLOv5s的多尺度目标检测层，在Prediction中构建检测160×160特征图的检测头，提高小尺寸的不同成熟度苹果的检测精度；其次在Backbone结构中融合Swin Transformer Block，加强同级成熟度的苹果纹理特征融合，弱化纹理特征分布差异带来的消极影响，提高模型泛化能力；然后将Neck结构的Conv模块替换为动态卷积模块ODConv，细化局部特征映射，实现局部苹果细粒度特征的充分提取，最后基于不同成熟度苹果数据集进行试验，验证改进模型的性能。[结果]试验结果显示，改进模型的精确率、召回率、平均精度均值分别为89.1%、95.5%、93.6%，高、中、低成熟度苹果精度均值分别为94.1%、93.1%、93.7%，平均检测时间为16 ms，参数量为7.34 M，相比于YOLOv5s模型，精确率、召回率、平均精度均值分别提高了3.8%、5.0%、2.9%。[结论]虽然改进模型的参数量与平均检测时间分别增加了0.32 M和5 ms，但提升了在自然环境下对不同成熟度苹果的检测能力，较好地满足实际采摘苹果的检测要求，为基于深度学习的不同成熟度苹果检测方面的研究提供思路。
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
邢梦珂 孙柯 赵楠 潘磊庆 屠康
[目的]本文旨在研发一款用于草莓损伤检测的专用电子鼻系统。[方法]该系统主要包含软、硬件两大部分,其中硬件部分包含由6个金属氧化物传感器(MOS)构成的传感器阵列、密闭气室、采集电路及洗气净化装置;软件部分则分为数据采集模块和数据分析及模式判别模块。以‘红颜’草莓品种为研究对象,静态提取草莓果实的顶部空气,传感器接触敏感气体分子产生电信号,经模数转换成数值输送至电脑(PC)端后,由数据分析及模式判别模块对试验数据进行预处理、特征提取及模式识别,最终根据所建模型获得判别结果,从而实现对损伤果实的正确识别。[结果]该系统实现了电子鼻小型化、便携式的设计。传感器均对草莓的挥发性气味有不同的响应信号,且损伤草莓与完好草莓的挥发性气味存在差异,表现出不同的"指纹图谱"。利用支持向量机(SVM)方法对损伤草莓进行建模,验证试验表明,该模型具有较好的适用性,其判别准确率为92.5%。[结论]研发的电子鼻系统简易、便携,所建立的草莓损伤检测模型具有较高的识别率,对损伤草莓的区分具有可行性,同时也为草莓损伤的检测提供了一种小型化无损检测装置。
关键词：
电子鼻 草莓 损伤 检测系统
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
范安琪 左常洲 彭菁 孙柯 赵保民 朱太海 陈飞 屠康 潘磊庆
[目的]本文旨在建立基于双目立体视觉检测冻干草莓外部品质的方法，实现冻干草莓外部品质等级的无损识别。[方法]应用双目立体视觉技术及像素点匹配算法获取冻干草莓图像中各像素点的视差数据，建立其三维立体模型；以模型体积、图像颜色、形状和纹理品质指标作为特征参数，采用连续投影算法(SPA)筛选出最优特征参数，分别以未筛选的特征参数和筛选后的特征参数建立冻干草莓外部品质等级识别模型，比较各模型的判别分级效果；最后选取最优的识别模型开发冻干草莓外部品质分级软件并进行验证。[结果]使用未经筛选的特征参数对冻干草莓进行品质等级判别时，支持向量机(SVM)模型预测集分级总体准确率为91.7%,偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)预测集分级总体准确率为86.7%。使用SPA算法筛选后的特征参数(体积和红色分量均值)所建立的SVM模型和PLS-DA模型分级总体准确率分别为95.0%和81.7%。采用经SPA算法筛选后特征参数构建的SVM模型开发了冻干草莓外部品质识别软件，软件总体准确率可达到90.8%。[结论]基于SPA筛选的特征参数构建的SVM分级预测模型具有较好的判别效果，其建模集和预测集的准确率分别可达97.8%和95.0%。以该模型为基础开发的软件能够实现冻干草莓外部品质的检测。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
侯圣凡 刘峻杰 李小峰 王红清
为快速鉴定Fusarium oxysporumf.sp.fragariae(Fof)引起的草莓枯萎病,主要采用环介导等温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)建立了Fof的快速检测体系,使用组织分离法和PCR法对LAMP技术辅佐验证。结果表明:25μL体系中添加Buffer 2.50μL、Mg~(2+)(100 mmol/L)0.25μL、dNTPs(10mmol/L)1.00μL、FIP和BIP(20μmol/L)各1.00μL、F3和B3(10μmol/L)各0.50μL、LoopF(10μmol/L)0.75μL、Bst DNA聚合酶(8U/μL)0.50μL、Betaine(5mol/L)1.00μL、DNA模板1.00μL和ddH_2O 15.00μL,反应结束后添加0.40μL的SYBR Green Ⅰ染料为最佳反应体系;该体系最适反应温度为62.9℃,最佳反应时间为60min;特异性试验表明该体系能从16种草莓常见病原菌中特异性检测出Fof,最低检出限为45pg/μL,比常规PCR检测效率高;随机抽取田间病害样品16株,采用LAMP体系检测罹病草莓根茎中的病原菌,其中12株感病草莓的病原菌为Fof,使用组织分离法和PCR法验证了LAMP检测结果的准确性;传统病原菌鉴定耗时约5～7d,而LAMP检测1d内便可完成。综上,本研究建立的LAMP检测体系为Fof准确快速检测及实际应用奠定了基础。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
高云茜 邓三鹏
为实现草莓采摘机器人在温室中对草莓的快速、精确检测，该文提出一种yolov5-en算法。在原有yolov5基础上，首先对原始主干网络卷积操作并加入CBAM模块；其次，引入BiFPN模块进行多尺度特征融合；然后，使用直方图均化算法和Mosaic数据增强进行目标检测数据预处理；最后，优化K-means算法对训练数据集聚类分析，同时使用Focal loss损失函数构建yolov5-en目标检测网络。通过对比试验得出：与yolov5、Faster-RCNN ResNet101和Faster-RCNN VGG16模型相比，yolov5-en的mAP分别提升了3.41%、17.85%和14.40%，可达94.36%。通过采摘机器人模拟环境检测验证了该模型的可行性，且达到了应用水平，可为采摘机器人实时小目标检测提供支撑。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
李丽丽 杨洪一
为探索分子杂交技术在草莓斑驳病毒(Strawberry mottle virus,SMoV)检测中的运用,利用CTAB法从草莓叶片中提取总核酸,并以此为模板,利用特异引物扩增SMoV非编码区序列,经克隆、测序获得SMoV非编码区序列。系统进化分析结果显示:本研究中的分离物与GenBank中已报道的分离物的亲缘关系较远,独立形成1个小的进化支。以带有病毒特异片段的质粒为模板,运用PCR技术制备了地高辛标记的cDNA探针。以草莓感染SMoV叶片为试材,利用地高辛标记探针可有效检测草莓叶片中的SMoV,草莓总核酸样品稀释10倍后仍可有效检测。
关键词：
草莓斑驳病毒 分子杂交技术 cDNA探针
[期刊] 西南农业学报
[作者]
王建辉 刘建军 陈克玲 李洪雯 何建 关斌 何礼
本文对草莓轻型黄边病毒(Strawberry mild yellow edge virus,SMYEV)的2种分子检测技术进行了比较研究。结果表明,多重PCR技术以草莓actin为内参基因,完全排除在实验中杂质与操作的影响。Real time PCR技术具有更高的灵敏度和可靠性,可以定量检测出样本中病毒粒子的含量。结果表明,Real time PCR的灵敏度是普通PCR的100倍以上,而多重PCR的检测成本更经济。所以Real time PCR技术将用于引进品种的检疫,而多重PCR技术将用于大规模的脱毒苗
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
宁晓峰 刘娜 陈永亮 田素博 宫元娟
为快速、无损检测草莓色度及糖度,采用近红外光谱和高光谱成像技术对草莓的色度和糖度进行光谱分析,采用偏最小二乘法构建预测模型,并对这两种光谱检测方式进行简单的对比分析。近红外光谱试验采用近红外光谱仪结合SpectraSuite光谱采集软件对草莓进行近红外光谱信息提取,高光谱成型技术采用高光谱成像系统结合高光谱图像采集软件Hyper Spectral Image以及图像处理软件HSI Analyzer采集草莓图像,并利用ENVI软件从图像中提取高光谱信息,最后利用The Unscrambler9.7软件对草莓的色度和糖度进行这两种光谱的建模和预测。结果表明:对于红色度值,通过近红外光谱建模得到的判定系数R~2=0.9913,校正均方根误差RMSEC=0.1313,预测均方根误差RMSEP=0.1307,通过高光谱建模得到的R~2=0.9894,RMSEC=0.1559,RMSEP=0.1528;对于可溶性固形物含量,通过近红外光谱建模得到的R~2=0.9917,RMSEC=0.1092,RMSEP=0.1028,通过高光谱建模得到的R~2=0.9849,RMSEC=0.1489,RMSEP=0.1397。通过分析发现绝大多数样本的残差值都在±1.0之间,检验集样本真实值和预测值之间的有很强的相关性,通过两种光谱建立模型的各指标数据均能达到要求。近红外光谱技术相比于高光谱成像技术更加稳定和准确。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
陈柳 尚巧霞 陈笑瑜 邢冬梅 冉策 魏艳敏 赵晓燕 刘正坪
【目的】草莓轻型黄边病毒(Strawberry mild yellow edge virus,SMYEV)是侵染草莓的重要病毒,严重影响草莓果实的产量和品质。研究旨在建立利用反转录等温扩增技术(reverse transcription loop-mediated isothermal amplification,RT-LAMP)检测SMYEV的方法。【方法】根据SMYEV外壳蛋白基因3′端保守序列设计4个特异性引物SMYEV-FIP(5′-CAGATCAGCGACAATTTGGACTCCTGAGGAACTTGCTGCT-3′)、SMYEV-BIP(5′-GCTTTGTC GGGGATCCTG...
[期刊] 中国农业科学
[作者]
杨洪一 李丽丽 代红艳 张志宏
【目的】明确草莓斑驳病毒(Strawberry mottle virus,SMoV)的分子变异特点;探索利用嵌套PCR和转录增强技术检测SMoV的方法。【方法】利用RT-PCR扩增SMoV3′非编码区(non-coding region,NCR)和大外壳蛋白(large coat protein,LCP)基因特异片段,并对扩增产物进行克隆测序。利用生物信息学软件分析不同地区分离物变异特点及系统发育关系。参考测序结果,在SMoV基因组保守区设计引物,利用嵌套PCR和转录增强技术检测SMoV。【结果】获得了SMoV中国分离物的NCR区和部分LCP基因核酸序列,不同分离物部分LCP基因核酸序列同源性...
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