针对玉米杂草识别过程中因光照变化导致识别精确度低及漏检问题,该研究以幼苗期玉米及其伴生杂草为研究对象,设计一种基于WEED-YOLOv10的玉米杂草检测方法。首先,通过无人机快速采集田间高分辨率图像构建了玉米杂草数据集;其次,以YOLOv...针对玉米杂草识别过程中因光照变化导致识别精确度低及漏检问题,该研究以幼苗期玉米及其伴生杂草为研究对象,设计一种基于WEED-YOLOv10的玉米杂草检测方法。首先,通过无人机快速采集田间高分辨率图像构建了玉米杂草数据集;其次,以YOLOv10n为基线网络,将骨干网络替换为ConvNeXtV2以增强特征提取能力;继而,为避免因模块拼接可能带来的信息冗余或丢失问题提升对光照干扰的鲁棒性,嵌入CBAM注意力机制;然后,引入SlimNeck结构优化网络计算效率,有效平衡了模型计算资源消耗与特征表征能力;最后,使用Focaler-EIoU损失函数进一步提高模型定位精度。试验结果表明,WEED-YOLOv10在精确率、召回率、mAP@50、mAP@50:95和F1分数上分别达到85.4%、88.1%、90.9%、48.5%和86.7%,较基准模型分别提升了2.4、2.9、3.5、7.0、2.6个百分点,各项精度指标均优于其他对比模型,部署在NVIDIA Jetson orin NX上的图片推理速度达到28.7帧/s,实现了检测速度与精度的平衡。进一步地,基于WEED-YOLOv10开发对靶喷药系统,该系统实时捕捉并解析来自模型的识别信号,实现对除草喷施装置的精准调控。田间试验结果显示,对靶喷药系统施药准确率为93.7%,喷洒覆盖率为90.5%,对靶偏差为1.45cm,杂草实时检测速度为20.1帧/s,实现了自动化的玉米田间除草作业。该研究为复杂光照场景下农田杂草治理提供了可靠的技术方案,对推动农业智能化作业具有重要意义。展开更多
为解决排施粉状生物炭时易出现架空、无法有效排出等问题,设计错排叶轮式排肥器。通过构建排肥器充肥和排肥过程的力学模型确定影响排肥量的主要因素,利用离散元法(discrete element method,EDEM)对排肥过程进行仿真,以排肥量为评价指标...为解决排施粉状生物炭时易出现架空、无法有效排出等问题,设计错排叶轮式排肥器。通过构建排肥器充肥和排肥过程的力学模型确定影响排肥量的主要因素,利用离散元法(discrete element method,EDEM)对排肥过程进行仿真,以排肥量为评价指标,以凹槽数目、有效工作长度和转速为影响因素,进行3因素3水平Box-Behnken试验。结果表明,试验因素对排肥量的影响表现为转速>凹槽数目>有效工作长度,转速对排肥量有极显著影响,凹槽数目对排肥量有显著影响;最佳结构参数组合为凹槽数目7、有效工作长度50 mm、转速62 r·min^(-1),在此组合下排肥量为33.132 g·s^(-1)。为检验结构参数对错排叶轮式排肥器排肥量影响的仿真试验结果,进行最优结构参数组合下的台架试验,结果表明,台架试验排肥量为33.934 g·s^(-1),与仿真结果相对误差为2.36%,仿真试验结果和台架试验结果基本吻合。研究结果为施加粉状肥料提供理论参考。展开更多
文摘针对玉米杂草识别过程中因光照变化导致识别精确度低及漏检问题,该研究以幼苗期玉米及其伴生杂草为研究对象,设计一种基于WEED-YOLOv10的玉米杂草检测方法。首先,通过无人机快速采集田间高分辨率图像构建了玉米杂草数据集;其次,以YOLOv10n为基线网络,将骨干网络替换为ConvNeXtV2以增强特征提取能力;继而,为避免因模块拼接可能带来的信息冗余或丢失问题提升对光照干扰的鲁棒性,嵌入CBAM注意力机制;然后,引入SlimNeck结构优化网络计算效率,有效平衡了模型计算资源消耗与特征表征能力;最后,使用Focaler-EIoU损失函数进一步提高模型定位精度。试验结果表明,WEED-YOLOv10在精确率、召回率、mAP@50、mAP@50:95和F1分数上分别达到85.4%、88.1%、90.9%、48.5%和86.7%,较基准模型分别提升了2.4、2.9、3.5、7.0、2.6个百分点,各项精度指标均优于其他对比模型,部署在NVIDIA Jetson orin NX上的图片推理速度达到28.7帧/s,实现了检测速度与精度的平衡。进一步地,基于WEED-YOLOv10开发对靶喷药系统,该系统实时捕捉并解析来自模型的识别信号,实现对除草喷施装置的精准调控。田间试验结果显示,对靶喷药系统施药准确率为93.7%,喷洒覆盖率为90.5%,对靶偏差为1.45cm,杂草实时检测速度为20.1帧/s,实现了自动化的玉米田间除草作业。该研究为复杂光照场景下农田杂草治理提供了可靠的技术方案,对推动农业智能化作业具有重要意义。
