书目详细信息
： 玉米作物病害信息监测系统关键技术研究
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY20.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 玉米作物病害信息监测系统关键技术研究/.罗建刚著/.施杰指导 |
| 出版发行项： | 2023.05.26 |
| 载体形态项： | 96页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 机电工程学院, 学号2021240049 |
| 提要文摘： | 我国是农业大国，也是玉米的种植和消费大国。玉米产量对于国家粮食安全具有重要意义。玉米病害对玉米产量构成了长期的威胁，一旦放松对病害的监管，就可能造成严重损失。采集玉米病害信息来指导病害防治，已经被证实是提高防治效率和减轻农药污染的最有效方式之一。农业监测技术是以农业信息采集、传输、处理及可视化为核心环节，通过传感器技术、通信技术、信息处理技术和人机交互技术，将远端农业信息数据精确的转化为监测平台可视化图形信息，以达到远端提前感知、农情精准预测、科学掌控数据的目的。目前，农业监测技术的发展仍然面临传输数据量大、算法不匹配、供电时间短、监测覆盖小等问题，这也限制了玉米病害监测技术的推广和普及。 ? ? ? ? 因此，本研究将结合边缘计算、智能算法、深度学习、农业导航等技术，对玉米病害图像采集、病害检测、监测车导航等问题开展研究工作，开发了具有数据精简与过滤、位置信息编码、病害检测、自主导航移动、多角度病害信息采集等功能的玉米作物病害信息监测系统。具体研究如下： ? ? ? ? (1)针对采集数据量大、异常数据多、信息含量低、传输负荷大等问题。本研究设计了一种可对病害图像数据精简、异常环境数据过滤、病害图像数据位置编码的采集端边缘计算节点。首先，该节点对病害图像数据进行精简，利用直方图相关系数去除相似图像，再用MobileNetV3模型筛选病害图像。经测试精简后的图像数据容积可降低67%。然后，对病害图像数据进行编码，通过提出的分区划块编码方法将病害位置信息编码到病害图像中，以信息携带的方式增加病害图像信息含量，在完成病害图像检测的同时可获取病害信息和病害的田间位置。最后，对异常环境数据过滤，通过孤立森林算法完成对异常数据的筛选、去除 ? ? ? ? (2)针对玉米病害检测问题，研究了YOLOv3，YOLOv4，Faster-RCNN三种检测算法。实验结果表明，对斑病、锈病、黏虫三种病害的检测，YOLOv3模型的收敛平滑，网络波动小，模型的mAP值为0.71；YOLOv4模型波动大，近似收敛后仍有较大波动，mAP值为0.52；Faster-RCNN模型收敛速度较快，且收敛比较稳定，mAP值最高为0.79。同时，对比模型其他参数，Faster-RCNN的Params值最小、GFlops值最大；YOLOv3与YOLOv4的Params值较大、GFlops值比较小。因此，将Faster-RCNN模型用于服务器端的玉米病害检测。为了解决模型学习率的自适应设置问题，还研究了将余弦退火衰减法用于学习率的设置，在不改变模型其它参数的情况下，Faster-RCNN的mAP能提高2.5%。 ? ? ? ? (3)针对监测设备在玉米田间行走的自动路径规划问题。首先，对监测车摄像头进行标定，以采集实验分析所需的玉米带图像数据。然后，将提出Lab单通道阈值分割方法用于获取玉米带的二值图像，再采用面积阈值去噪与区域去噪结合的方法消除二值图像的噪音。最后，采用车道线提取模型建立了玉米带基准线提取模型，通过监测车摄像机标定建立的参数完成路径规划线的转换。 (4)基于对图像采集、病害监测、路径规划等关键技术的研究，设计了一套由上、下位机构成的玉米病害监测系统。下位机是以树莓派为核心的边缘计算模块，融合了图像采集和路径规划技术，包括图像采集模块和移动控制模块。上位机融合病害检测技术，采用PyQT5设计了可视化玉米病害监测平台，可实现玉米病害的检测和下位机的控制。实验表明，所设计的玉米作物病害信息监测系统能够完成病害的自动化监测任务。 |
| 并列题名： | Research on key technology of maize crop disease information monitoring system eng |
| 题名主题： | 玉米病害监测 边缘计算 深度学习 路径规划 嵌入式 学位论文 |
| 中图分类： | TP399-533 |
| 个人名称等同： | 罗建刚 著 |
| 个人名称次要： | 施杰 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240301 |