基于改进YOLOv8的复杂果园环境下杏果的目标检测

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作者 买买提·沙吾提 阿尔庆·西力克 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第3期246-252,270,共8页

为解决复杂果园环境中,因遮挡、重叠导致杏果识别误检率较高、检测精度较低的问题,提出一种基于改进YOLOv8n网络模型的杏果检测算法。该算法采用轻量化模块MobileViT—XS替换原有骨干网络,保证特征提取能力,同时降低模型的参数量与计算... 为解决复杂果园环境中,因遮挡、重叠导致杏果识别误检率较高、检测精度较低的问题,提出一种基于改进YOLOv8n网络模型的杏果检测算法。该算法采用轻量化模块MobileViT—XS替换原有骨干网络,保证特征提取能力,同时降低模型的参数量与计算量,并且将原始的损失函数CIoU替换为WIoUv3,动态优化损失权重提高模型的检测精度。为验证改进方法的有效性,选取6种主流的目标检测模型、5种骨干网络的轻量化改进模型以及5种不同的损失函数进行对比试验。结果表明,改进后的模型相比原始模型在F 1、平均精度均值mAP上提升1.25%、1.48%,参数量、浮点运算量、模型大小分别降低28.06%、0.1 G、1.48 MB。改进后的算法能够精准、快速地在复杂的果园环境中识别出杏果。 展开更多

关键词 杏果 目标检测 复杂果园环境 轻量化网络 YOLOv8算法 损失函数

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基于航拍图像与改进U-net语义分割的复杂果园路径规划

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作者 蒲应俊 任安华 +4 位作者 方智恒 李姣姣 赵立军 陈子文 杨明金 《农业工程学报》 北大核心 2025年第13期243-253,共11页

为解决丘陵山区复杂果园作业机器人导航需求,提高果园管理的自动化和智能化水平,该研究提出了一种基于航拍图像与改进U-net语义分割网络的果园作业机器人路径规划方法。首先,利用无人机采集果园不同作业时期的航拍图像,利用改进U-net网... 为解决丘陵山区复杂果园作业机器人导航需求,提高果园管理的自动化和智能化水平,该研究提出了一种基于航拍图像与改进U-net语义分割网络的果园作业机器人路径规划方法。首先,利用无人机采集果园不同作业时期的航拍图像,利用改进U-net网络模型识别果园内果树、石板路、排水沟等关键信息。通过将模型编码器中激活函数替换为Swish、最大池化替换为最大模糊池化提高编码器特征提取能力,在编码器后插入RFB模块、在解码器的每个卷积块后插入SE注意力机制以扩大模型感受野,提升模型对果园不同作业期关键信息的分割能力。然后,利用识别的果树、石板路、排水沟等信息划分果园不可通行区域并构建果园地图。最后,采用改进A^(*)算法对果园地图进行路径规划,将原单向A^(*)算法改为双向A^(*)算法以提升路径规划速度,采用动态启发式函数提高算法规划路径的精度,并采用果园转向端点搜索算法获取路径的转向端点,使规划路径经过果园所有果树。结果显示,改进U-net模型的平均交并比mIoU达到92.25%,与原U-net、Res_U-net、DeeplabV3+、PSPnet相比分别提高了2.34、17.00、7.83、19.11个百分点,且在果园各个作业时期数据集的表现均为最佳。另外,改进A^(*)算法规划路径与果园机器人理想行驶路径的均方根误差在0.278~0.710 m,路径规划平均用时36.87 s,比原A^(*)算法、D^(*)算法以及Dijkstra算法平均用时少3.87、6.21、6.41 s。该研究方法可为实际复杂果园路径规划提供有效参考。 展开更多

关键词 导航 机器人 复杂果园 U-net 航拍图像 路径规划 A*算法

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基于生长生理适应性的多花黄精复合种植模式构建与评价 被引量：4

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作者 卢玉鹏 高柱 +3 位作者 朱玉麟 毛积鹏 姚东良 王小玲 《植物科学学报》 北大核心 2025年第2期253-264,共12页

多花黄精(Polygonatum cyrtonema Hua)多采用林下仿野生种植,猕猴桃(Actinidia chinensis Planch.)果园林下环境与森林接近,具备复合种植的潜在可行性。本研究通过设置不同猕猴桃品种(‘红阳’、‘金艳’)、郁闭度(60%、 30%、全光照)... 多花黄精(Polygonatum cyrtonema Hua)多采用林下仿野生种植,猕猴桃(Actinidia chinensis Planch.)果园林下环境与森林接近,具备复合种植的潜在可行性。本研究通过设置不同猕猴桃品种(‘红阳’、‘金艳’)、郁闭度(60%、 30%、全光照)和种植密度(株行距25 cm×25 cm、 25 cm×40 cm、 35 cm×40 cm),分析对多花黄精生长的影响,以筛选适宜的种植模式。结果显示:‘金艳’果园中,多花黄精植株高度较高,基径较粗;60%郁闭度果园中,多花黄精叶片叶绿素含量较高,丙二醛(MDA)含量和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性较低;30%郁闭度果园中,植株高度较高;而全光照条件下,叶片相对含水量较低,可溶性蛋白、脯氨酸、MDA、总酚、类黄酮含量较高,过氧化氢酶(CAT)和APX活性较高;低等密度模式中叶片MDA和总酚含量较低,而高等密度中叶片MDA含量较高。综合而言,猕猴桃果园复合种植多花黄精是可行的,且适宜的种植模式为郁闭度30%~60%、种植株行距(25~35) cm×40 cm。 展开更多

关键词 多花黄精 生理适应性 复合种植 光环境 种植密度 猕猴桃果园

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基于Swin-TDL算法的果园环境下葡萄病害检测方法 被引量：3

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作者 胡国玉 刘广 +2 位作者 周星光 董娅兰 周建平 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第8期234-239,共6页

为在果园复杂环境因素下准确检测葡萄病害,提出一种基于Swin Transformer的葡萄病害检测模型Swin-TDL。采用Kmeans++聚类算法计算模型输入图像的锚框以提高检测精度;以Swin Transformer网络作为Swin-TDL的骨干网络更准确地获取目标特征... 为在果园复杂环境因素下准确检测葡萄病害,提出一种基于Swin Transformer的葡萄病害检测模型Swin-TDL。采用Kmeans++聚类算法计算模型输入图像的锚框以提高检测精度;以Swin Transformer网络作为Swin-TDL的骨干网络更准确地获取目标特征信息;特征金字塔网络和路径聚合网络用于融合骨干网络中不同深度的特征层信息以增强检测目标的语义信息和定位信息;使用SIoU损失函数作为边界回归预测损失函数用于提高训练的速度和模型推理的准确性;使用Soft-NMS对目标边界框后处理以提高遮挡及重叠目标的检出率。在田间葡萄病害数据集中进行模型训练和性能测试,结果表明,Swin-TDL模型的平均精度均值为92.7%,平均检测时间为15.3 ms,综合性能优于对比检测算法,可以为葡萄植保装备研究提供参考。 展开更多

关键词 葡萄病害检测 果园复杂环境 图像增强 深度学习 Swin Transformer

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基于YOLO v7-ST-ASFF的复杂果园环境下苹果成熟度检测方法 被引量：5

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作者 苗荣慧 李港澳 +2 位作者 黄宗宝 李志伟 杜慧玲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期219-228,共10页

针对复杂果园环境下目标检测算法参数量大、鲁棒性差等问题,本文提出一种改进的YOLO v7网络模型用于苹果成熟度(未成熟、半成熟、成熟)检测。以YOLO v7为基线网络,在特征提取结构中引入窗口多头自注意力机制(Swin transformer,ST),极大... 针对复杂果园环境下目标检测算法参数量大、鲁棒性差等问题,本文提出一种改进的YOLO v7网络模型用于苹果成熟度(未成熟、半成熟、成熟)检测。以YOLO v7为基线网络,在特征提取结构中引入窗口多头自注意力机制(Swin transformer,ST),极大地降低网络参数量与计算量;为提高模型对远景图像中小目标的检测能力,在特征融合结构中引入自适应空间特征融合(Adaptively spatial feature fusion,ASFF)模块优化Head部分,有效利用图像的浅层特征和深层特征,加强特征尺度不变性;采用WIoU(Wise intersection over union)代替原始CIoU(Complete intersection over union)损失函数,在提高检测准确率的同时加快模型收敛速度。试验结果表明,本文改进的YOLO v7-ST-ASFF模型在苹果图像测试集上的检测速度和准确率均有显著提高,不同成熟度检测精确率、召回率和平均精度均值可达92.5%、84.2%和93.6%,均优于Faster R-CNN、SSD、YOLO v3、YOLO v5、YOLO v7以及YOLO v8目标检测模型;针对多目标、单目标、顺光、逆光、远景、近景以及套袋、未套袋苹果目标的检测效果都较好;本文网络模型内存占用量为53.4MB,模型平均检测时间(Average detection time,ADT)为45.ms,均优于其他目标检测模型。改进的YOLO v7-ST-ASFF模型能够满足复杂果园环境下苹果目标的检测,可为果蔬机器人自动化采摘提供技术支撑。 展开更多

关键词 苹果 成熟度检测 复杂果园环境 YOLO v7 窗口多头自注意力机制 ASFF

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复杂场景下小农经营区地块级苹果园模块化制图方法框架

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作者 寇雯齐 沈占锋 +3 位作者 王浩宇 李硕 焦淑慧 雷雅婷 《地球信息科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期197-211,共15页

实现复杂场景下地块级苹果园的精准制图,是中国苹果产业精细化管理面临的迫切需求。然而,传统的地块级分类制图框架在处理小农经营区内的大量细碎地块时,可靠性大幅度降低。本文提出一种适用于复杂场景下小农经营区的地块级苹果园模块... 实现复杂场景下地块级苹果园的精准制图,是中国苹果产业精细化管理面临的迫切需求。然而,传统的地块级分类制图框架在处理小农经营区内的大量细碎地块时,可靠性大幅度降低。本文提出一种适用于复杂场景下小农经营区的地块级苹果园模块化制图方法框架。①基于模拟人类对目标场景视觉感知的分层策略,从深秋季的单幅超高空间分辨率(Very High Resolution,VHR)影像中提取冗余的候选地块;②利用非对称瓶颈网络(Depth-wise Asymmetric Bottleneck Network,DABNet)模型与长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)模型,分别从VHR影像与时间序列影像中提取苹果园的空间特征像素与时序特征像素。然后,构建元特征描述特征像素在候选地块中的分布情况,与地块的内在特征共同组成苹果园地块的分类特征;③使用随机森林(Random Forest,RF)将候选地块分类为苹果园地块和非苹果园地块。以山东省栖霞市西城镇为研究区,从43238个候选地块中提取出30292个苹果园地块,分类总体精度达到92.7%。利用RF算法自带的平均精度减少指标(Mean Decrease in Accuracy,MDA)对17种分类子特征进行特征重要性分析,证明本文提出的元特征比传统人工设计特征具有更强的信息抽象与特征表达能力。该框架成功实现场景复杂的小农经营区地块级苹果园制图,可推进精准果园农业的发展。 展开更多

关键词 苹果园 复杂场景 地块级分类 深度学习 元特征 时间序列数据 超高空间分辨率影像

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复合茶园节肢动物类群特征值关系研究 被引量：4

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作者 陈亦根 熊锦君 +1 位作者 黄明度 古德就 《生态科学》 CSCD 2002年第4期299-301,共3页

为深入了解影响茶园节肢动物群落多样性的因子,本文对在茶园地面种植长节耳草Hedyotis uncinella Hook & Arn(茜草科,耳草属)的复合茶园茶树生境节肢动物类群多样性指数、物种丰富度、类群均匀度、物种优势度指数和类群优势集中性指... 为深入了解影响茶园节肢动物群落多样性的因子,本文对在茶园地面种植长节耳草Hedyotis uncinella Hook & Arn(茜草科,耳草属)的复合茶园茶树生境节肢动物类群多样性指数、物种丰富度、类群均匀度、物种优势度指数和类群优势集中性指数5个主要特征值之间的关系进行了因子分析与通径分析。结果显示:茶树生境节肢动物类群5个主要特征值可综合为三个主份量。第一主份量代表类群多样性指数和均匀性;第二主份量集中体现物种丰富度;第三主份量代表优势度指数,它们对方差的贡献率分别为50.279％、26.920％和22.466％。复合茶园节肢动物类群多样性与节肢动物类群丰富度和天敌类群丰富度呈极显著的正相关,而同类群优势集中性呈极显著的负相关。因此,要提高茶园节肢动物类群的多样性可通过营造复合茶园生境来增加节肢动物类群物种丰富度和天敌类群物种丰富度而减少物种优势集中性来实现。 展开更多

关键词 复合茶园 生物多样性 节肢动物类群 特征值

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复合微生物菌剂对重茬苹果园土壤细菌群落的影响 被引量：12

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作者 肖蓉 孙海峰 +5 位作者 聂园军 张春芬 邓舒 孟玉平 王建斌 曹秋芬 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期301-309,共9页

【目的】了解抗重茬复合微生物菌剂对重茬苹果园土壤细菌数量及多样性的影响。【方法】对重茬苹果园土壤进行复合微生物菌剂处理后,采用自动核糖体内转录间隔区序列分析方法(Automated ribosomal intergenic spacer analysis,ARISA)对... 【目的】了解抗重茬复合微生物菌剂对重茬苹果园土壤细菌数量及多样性的影响。【方法】对重茬苹果园土壤进行复合微生物菌剂处理后,采用自动核糖体内转录间隔区序列分析方法(Automated ribosomal intergenic spacer analysis,ARISA)对新茬苹果园、重茬苹果园土壤细菌群落多样性进行分析。【结果】经复合微生物菌剂处理2年后,重茬果园土壤OTUs总数和Shannon-Weiner指数分别为250和4.44,新茬果园OTUs总数和Shannon-Weiner指数分别为234和3.81,经One-Way ANOSIM法分析得到二者差异系数P分别为0.108 3和0.084 3。另外,重茬园和新茬园共享核心OTUs有89个,二者的Jaccard群落相似性系数为0.47,相似程度中等。【结论】复合微生物菌剂具有提高重茬果园土壤微生物多样性,促进重茬苹果园土壤微生物生态系统恢复的作用。 展开更多

关键词 复合微生物菌剂 重茬苹果园 土壤菌群

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从苹果园植被多样化看叶螨天敌群落自然控制的生态学效应 被引量：7

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作者 赵白鸽 严毓骅 段建军 《昆虫天敌》 CSCD 1993年第1期22-27,共6页

通过田间系统调查和对历史资料分析,揭示了苹果园种植覆盖作物后,天敌群落对叶螨自然控制的长期生态学效应。连年种植覆盖作物后,园中的益螨比升高,天敌自然控制作用加强,叶螨峰值降低,高峰期推迟7～20天,种群波动减缓。成树园种草区树... 通过田间系统调查和对历史资料分析,揭示了苹果园种植覆盖作物后,天敌群落对叶螨自然控制的长期生态学效应。连年种植覆盖作物后,园中的益螨比升高,天敌自然控制作用加强,叶螨峰值降低,高峰期推迟7～20天,种群波动减缓。成树园种草区树上叶螨的峰值量不到种草区1/3;幼树园低89～46%之间。种草后5年,叶螨防治指标由常规化防指标的每叶2头雌成螨放宽到每叶5头雌成螨。讨论了叶螨捕食性天敌对维持整个果园昆虫群落的作用及果园生物防治的可行性。 展开更多

关键词 苹果园 天敌群落 植被 生态学 叶螨

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果园生草在田园综合体建设中的功能 被引量：12

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作者 秦文利 《河北农业科学》 2019年第6期13-17,共5页

打造田园综合体是实现"村庄美、产业兴、农民富、环境优"目标的新型乡村产业发展模式,其中果品生产是我国乡村产业发展的重点。充分利用果园生态系统的特点,通过果园生草,构建集生产、生态、景观功能于一体的田园综合体,是实... 打造田园综合体是实现"村庄美、产业兴、农民富、环境优"目标的新型乡村产业发展模式,其中果品生产是我国乡村产业发展的重点。充分利用果园生态系统的特点,通过果园生草,构建集生产、生态、景观功能于一体的田园综合体,是实现乡村产业发展的重要途径。果园生草可改善果品生产生态环境,提高果品产量与质量,美化田园风光,是一项先进的果园地面管理制度。针对当前果园管理中地面管理制度落后、立体污染严重、生态系统结构简单等问题,分析了果园生草在田园综合体建设中的生态功能、观赏功能和经济功能,指出果园生草能提高土壤肥力,吸引害虫天敌,减少化肥和农药投入,减轻果园立体污染;覆盖地表,抑制扬尘,减少土壤水分蒸发,防止水土流失;调控果园光照、温度和湿度,改善果园小气候;打造果园景观,促进乡村旅游业发展;促进乡村一二三产业的有机融合,实现果农收入多样化。并提出果园生草时应注意科学选择草种、适期播种、合理利用的建议,旨为促进果品绿色生产、提高田园综合体建设水平提供参考。 展开更多

关键词 果园生草 田园综合体 生态环境 乡村旅游 三产融合

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苹果园植被多样化对叶螨天敌群落自然控制作用的评价 被引量：6

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作者 赵白鸽 严毓骅 段建军 《河南农业大学学报》 CAS CSCD 1993年第4期389-394,共6页

1989—1991年在北京国营巨山农场对地面种植苜蓿的苹果园中叶螨天敌的自然控制作用进行了系统调查和笼罩试验。结果表明,植被多样化苹果园中叶螨天敌复合体具有很强的自然控制作用,与地面清耕的单植被果园相比,叶螨的峰值低1.67倍。统... 1989—1991年在北京国营巨山农场对地面种植苜蓿的苹果园中叶螨天敌的自然控制作用进行了系统调查和笼罩试验。结果表明,植被多样化苹果园中叶螨天敌复合体具有很强的自然控制作用,与地面清耕的单植被果园相比,叶螨的峰值低1.67倍。统计分析表明,在叶螨天敌群落中以东亚小花蝽和叶螨发生量的相关最为显著。排除笼罩试验结果表明。天敌群落对叶螨的生物学效应与天敌发生作用时间的早晚、天敌发生作用时间的长短及叶螨的密度有关。叶螨天敌自然控制的生态学效应主要表现在峰值的螨量明显降低;推迟了达到常规化防指标(2头/叶雌成螨)的时间;缓和了叶螨种群数量的波动、降低了其平衡位置;随种草年限加长,幼树园树上天敌、害螨比有增高趋势。系统结构更趋完善,幼树园种草区的高峰期螨量值比对照区低46%～89%,成树园降低28%～33%。 展开更多

关键词 苹果 控制 天敌群落 评价 红蜘蛛

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复杂果园场景中基于DBP的激光回环检测算法 被引量：4

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作者 欧芳 苗中华 +2 位作者 李楠 何创新 李云辉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期29-35,共7页

为减少果园机器人在定位与建图过程中产生的累积漂移误差,本文提出一种基于密度二进制模式(Density binary pattern, DBP)描述子的激光回环检测算法。算法将点云空间分割为二进制单元块,提取包含点云高度与密度信息的全局描述子DBP。针... 为减少果园机器人在定位与建图过程中产生的累积漂移误差,本文提出一种基于密度二进制模式(Density binary pattern, DBP)描述子的激光回环检测算法。算法将点云空间分割为二进制单元块,提取包含点云高度与密度信息的全局描述子DBP。针对复杂果园的大尺度、高度相似、非结构化特性,基于两阶段搜索算法实现高效回环检测。基于历史帧DBP的环因子检索K近邻候选帧,确认与当前帧DBP描述子最相似的候选帧为最终目标回环索引。在具有多个回环事件的复杂果园场景中,DBP-LeGO-LOAM算法轨迹的均方根误差与标准差分别为0.24 m与0.09 m,相对LeGO-LOAM中基于距离的回环检测算法分别减少81%与91%。实验证明,本文方法对多回环复杂果园环境具有更好的适应性,为提高果园机器人建图与定位精度提供了有效解决方案。 展开更多

关键词 复杂果园场景 回环检测 密度二进制模式 同步定位建图

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复杂环境下果园机器人路径规划方法研究 被引量：13

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作者 杨保海 任全会 李海生 《中国农机化学报》 北大核心 2021年第2期134-138,共5页

果园机器人在复杂环境中的工作效率的高低主要是由机器人的路径规划决定的,基本人工势场算法存在的问题很多,比如死锁现象、运行时间长等等。基于此提出一种新的算法,对基本人工势场算法进行改进。首先是重构识别路径,引入障碍物检测算... 果园机器人在复杂环境中的工作效率的高低主要是由机器人的路径规划决定的,基本人工势场算法存在的问题很多,比如死锁现象、运行时间长等等。基于此提出一种新的算法,对基本人工势场算法进行改进。首先是重构识别路径,引入障碍物检测算法,可以识别出有效障碍物,同时还计算出有效的路径中间点;然后进行优化斥力作用,引入障碍物有关的边界条件,进而地图信息矩阵力向矩阵,计算出受力最大的方向,同时按此方向从起点重新检索,并且把中间点设为新起点反复迭代,这样就可以得到一个局部最优路径,最终的全局路径就是由各个局部最优路径构成。通过Matlab进行对比测试,测试结果表明:本文算法和基本人工势场算法相比,路径长度减小0.586 m,迭代次数减少19次,算法运行时间减少8.662 s,在复杂的环境中,本文算法路径规划优势明显。 展开更多

关键词 果园机器人 复杂环境 路径规划 人工势场 障碍物检测

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《樱桃园》在俄罗斯的舞台阐释 被引量：5

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作者 董晓 《戏剧（中央戏剧学院学报）》 CSSCI 北大核心 2007年第3期23-32,共10页

《樱桃园》是俄国作家契诃夫的绝笔,百年来,《樱桃园》始终活跃在俄罗斯的话剧舞台上。在对这部奇特的"四幕抒情喜剧"的百年舞台阐释中,剧本的意义空间不断得到拓展,不同时代的导演从各自角度与契诃夫进行着精神上的对话,对... 《樱桃园》是俄国作家契诃夫的绝笔,百年来,《樱桃园》始终活跃在俄罗斯的话剧舞台上。在对这部奇特的"四幕抒情喜剧"的百年舞台阐释中,剧本的意义空间不断得到拓展,不同时代的导演从各自角度与契诃夫进行着精神上的对话,对作家设置的"喜剧谜团"进行了颇有启发意义的思考,使《樱桃园》在舞台上永恒地具有了当代意义。本文梳理了近百年来俄罗斯和苏联时代的导演们对该剧之阐释,以期对该剧的"喜剧谜团"的探讨有所借鉴。 展开更多

关键词 《樱桃园》 樱桃园情结 契诃夫 喜剧谜团

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