基于主成分分析和小波神经网络的近红外多组分建模研究 被引量：26

1

作者 汤守鹏 姚鑫锋 +3 位作者 姚霞 田永超 曹卫星 朱艳 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1445-1450,共6页

将小麦叶片原始光谱经过预处理后,采用主成分分析(PCA)对数据进行降维,取前3个主成分输入小波神经网络,建立了基于主成分分析和小波神经网络的近红外多组分预测模型(WNN);进一步研究了小波基函数个数的选取(WNN隐层节点数)对小波神经网... 将小麦叶片原始光谱经过预处理后,采用主成分分析(PCA)对数据进行降维,取前3个主成分输入小波神经网络,建立了基于主成分分析和小波神经网络的近红外多组分预测模型(WNN);进一步研究了小波基函数个数的选取(WNN隐层节点数)对小波神经网络模型性能的影响,并将WNN模型与偏最小二乘法(PLS)和传统的反向传播神经网络(BPNN)模型进行了比较。结果表明,所建立的WNN模型能用于同时预测小麦叶片全氮和可溶性总糖两种组分含量,其预测均方根误差(RMSEP)分别为0.101%和0.089%,预测相关系数(R)分别为0.980和0.967。另外,在收敛速度和预测精度上,WNN模型明显优于BPNN和PLS模型,从而为将小波神经网络用于近红外光谱的多组分定量分析奠定了基础。 展开更多

关键词 小波神经网络 主成分分析 近红外光谱 小麦叶片 全氮 可溶性总糖

下载PDF 职称材料

高光谱遥感估测大豆冠层生长和籽粒产量的探讨 被引量：24

2

作者 吴琼 齐波 +3 位作者 赵团结 姚鑫锋 朱艳 盖钧镒 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期309-318,共10页

现代作物育种需要监测大量育种材料的生长并估测产量潜势,高光谱遥感技术为此提供了简单、快捷、非损伤性测定的可能途径。选取30份大豆育成品种进行连续2年的产量比较试验,在盛花期(R2)、盛荚期(R4)和鼓粒始期(R5)测定地上部生物量(ADM... 现代作物育种需要监测大量育种材料的生长并估测产量潜势,高光谱遥感技术为此提供了简单、快捷、非损伤性测定的可能途径。选取30份大豆育成品种进行连续2年的产量比较试验,在盛花期(R2)、盛荚期(R4)和鼓粒始期(R5)测定地上部生物量(ADM)和叶面积指数(LAI),并利用ASD高光谱地物仪同步收集大豆冠层反射光谱信息。供试品种间ADM、LAI和产量差异显著或极显著。不同生育期可见光和近红外区域的光谱反射率与大豆ADM、LAI及产量均有显著相关,尤其在R4和R5期相关性最高。在构建大量光谱参数的基础上,遴选出对ADM、LAI及产量预测精度较好的回归模型。其中,R5期的P_Area560光谱参数与LAI和R4期的V_Area1450光谱参数与ADM构建的两个生长性状的监测模型效果最好,决定系数(R2)分别为0.582和0.692。未发现单一生育期光谱参数对大豆估产的有效模型,但综合R2期NPH1280、R4期V_Area1190以及R5期NPH560构建的产量估测模型,决定系数(R2)达到0.68,效果较好。本研究结果表明高光谱遥感对大豆冠层生长监测和产量估测有相对可行性,可望在大规模育种计划中用于早期产量估测。 展开更多

关键词 大豆 高光谱遥感 冠层反射光谱 地上部生物量 叶面积指数 产量

下载PDF 职称材料

水稻叶色变化动态的模拟模型研究 被引量：23

3

作者 常丽英 张文宇 +4 位作者 张玉屏 顾东祥 姚鑫锋 朱艳 曹卫星 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1108-1115,共8页

定量描述叶片颜色变化的动态过程是植物生长数字化和可视化的重要内容。本研究通过对不同水稻品种和不同水氮处理条件下主茎和分蘖不同叶位叶色变化过程的连续观测和定量分析,构建了水稻叶片颜色随生长度日变化的动态模拟模型。水稻叶... 定量描述叶片颜色变化的动态过程是植物生长数字化和可视化的重要内容。本研究通过对不同水稻品种和不同水氮处理条件下主茎和分蘖不同叶位叶色变化过程的连续观测和定量分析,构建了水稻叶片颜色随生长度日变化的动态模拟模型。水稻叶片颜色变化的基本过程可以用3个阶段的SPAD值分别表达,第一阶段为基于幂函数的伸长期,叶色逐渐增强,第二阶段为相对稳定的功能期,叶色基本不变,第三阶段为基于二次曲线的衰老期,叶色逐渐减弱;并基于二次曲线方程分别描述了叶片含氮量和含水量对叶色变化过程的调控效应。在此基础上,进一步建立了叶片SPAD值与叶色组分(RGB)值的关系模型。利用独立的水稻田间试验资料对所建模型进行了测试和检验,显示主茎不同叶位叶色变化3个阶段模拟值的均方根差分别为2.58、3.69和3.82,4个分蘖不同叶位叶色变化模拟值的均方根差分别为4.65、4.39、3.51和4.25;SPAD值与叶色组分间模拟值的均方根差分别为2.98和3.25。表明本模型可较好地模拟不同生长条件下水稻不同茎蘖上不同叶位叶色的动态变化过程,从而为实现水稻生长系统的数字化模拟和可视化显示奠定了基础。 展开更多

关键词 水稻 叶色 变化动态 模拟模型

下载PDF 职称材料

基于过程的小麦株型指标动态模拟 被引量：8

4

作者 张文宇 汤亮 +3 位作者 姚鑫锋 杨月 曹卫星 朱艳 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2364-2374,共11页

【目的】揭示小麦株型指标变化规律及播种密度对株型指标的影响。【方法】基于不同播种密度和不同株型品种的小麦田间试验,通过连续观测主要生育时期小麦主茎叶型和茎型指标,分析并模拟分层叶面积、叶向值、株高构成指数等株型指标的动... 【目的】揭示小麦株型指标变化规律及播种密度对株型指标的影响。【方法】基于不同播种密度和不同株型品种的小麦田间试验,通过连续观测主要生育时期小麦主茎叶型和茎型指标,分析并模拟分层叶面积、叶向值、株高构成指数等株型指标的动态变化规律及播种密度对其的影响。【结果】不同株型品种分层叶面积指数(LAI)均表现为中部>上部>下部的分布特征,并随生育期的推进逐渐向中上部集中,且冠层中上部总是高密度群体LAI较大。所有品种高低密度间株高构成指数(穗下节与倒二节间长度之和与株高的比值,IL)均表现出显著差异,不同株型品种株高构成指数(n节间长与n节间加n-1节间长度之和的比值,In)表现为从下至上先减小后增大的趋势,且上部节间受密度影响较大。较为紧凑的矮抗58叶向值在不同密度下表现平稳,随生育进程略微表现为增大—减小—趋缓的趋势;较为披散的扬麦12号中高密度下随生育进程均表现为平缓—减小—平缓的趋势;扬麦16号则表现为平缓—减小—略微增大的趋势。在分析株型指标变化趋势和课题组已有形态模型的基础上,通过冠层切割和叶面积积分的方法模拟了叶面积指数的分层动态变化,利用组合的形态参数模拟了株高构成指数和叶向值的动态变化,并通过对形态指标的归类分析,构建了综合性株型构成指数,综合体现了叶型和茎型的动态变化。利用独立试验资料对分层叶面积指数、株高构成指数和叶向值的动态变化模型进行了检验,其平均RRMSE分别为17.44%、7.64%和10.66%。【结论】经检验,该模型对上述小麦株型指标具有较好的预测性。 展开更多

关键词 小麦 株型 模拟 分层叶面积 叶向值 株高构成指数 综合性株型构成指数

下载PDF 职称材料

基于遥感与模型耦合的冬小麦生长预测 被引量：13

5

作者 黄彦 朱艳 +4 位作者 王航 姚鑫锋 曹卫星 David B.Hannaway 田永超 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期1073-1084,共12页

遥感的空间性、实时性与作物生长模型的过程性、机理性优势互补,将两者有效耦合已成为提高作物生长监测预测能力的重要手段之一。提出了一种基于地空遥感信息与生长模型耦合的冬小麦预测方法,该方法基于初始化/参数化策略,以不同生育时... 遥感的空间性、实时性与作物生长模型的过程性、机理性优势互补,将两者有效耦合已成为提高作物生长监测预测能力的重要手段之一。提出了一种基于地空遥感信息与生长模型耦合的冬小麦预测方法,该方法基于初始化/参数化策略,以不同生育时期的小麦叶面积指数(LAI)和叶片氮积累量(LNA)为信息融合点将地面光谱数据(ASD)及HJ-1 A/B CCD、Landsat-5 TM数据与冬小麦生长模型(WheatGrow)耦合,反演得到区域尺度生长模型运行时难以准确获取的部分管理措施参数(播种期、播种量和施氮量),在此基础上实现了对冬小麦生长的有效预测。实例分析结果表明,LNA较LAI对模型更敏感,以之作为耦合点的反演效果较好。另外,抽穗期是遥感信息与生长模型耦合的最佳时机,对播种期、播种量和施氮量反演的RMSE值分别达到5.32 d、14.81 kg/hm2、14.11 kg/hm2。生长模型与遥感耦合后的模拟结果很好地描述了冬小麦长势和生产力指标的时空分布状况,长势指标的模拟相对误差小于0.25,籽粒产量模拟的相对误差小于0.1。因此研究结果可为区域尺度冬小麦生长的监测预测提供重要理论依据。 展开更多

关键词 遥感 WheatGrow模型 模型参数初始化 生长预测

下载PDF 职称材料

基于HOG+SVM的田间水稻病害图像识别方法研究 被引量：20

6

作者 马超 袁涛 +2 位作者 姚鑫锋 籍延宝 李琳一 《上海农业学报》 2019年第5期131-136,共6页

目前,基于机器视觉的病虫害识别方法普遍存在病虫害图片拍摄条件要求严苛、图片预处理步骤繁琐、图像处理技术难度高的问题,导致该技术在生产中实用性不强。本文以田间开放环境下采集的水稻主要病害图片为研究对象,提出一种基于方向梯... 目前,基于机器视觉的病虫害识别方法普遍存在病虫害图片拍摄条件要求严苛、图片预处理步骤繁琐、图像处理技术难度高的问题,导致该技术在生产中实用性不强。本文以田间开放环境下采集的水稻主要病害图片为研究对象,提出一种基于方向梯度直方图(HOG)特征和支持向量机(SVM)的水稻病害检测方法,先对训练集中病斑样本块和非病斑样本块提取HOG特征,运用HOG特征作为输入向量代入SVM分类器进行训练,训练好的分类器用于整幅图的病斑自动检测。研究结果表明,HOG+SVM对多种病斑检测的综合识别率可达94%以上,HOG+SVM病斑定位正确率可达91.7%。该方法具有拍摄环境兼容性较高,处理过程简便,对样本数量要求不高等优点,可对农田开放环境下采集的图片进行病害识别和评估。 展开更多

关键词 方向梯度直方图特征 支持向量机 水稻 病害识别

下载PDF 职称材料

高温对水稻籽粒产量和品质影响的研究进展 被引量：4

7

作者 陈建林 姚鑫锋 +1 位作者 杨娟 赵京音 《上海农业学报》 CSCD 2015年第1期106-109,共4页

水稻是我国的主要粮食作物。随着全球温室效应的加剧,高温已成为水稻生产的主要限制因子之一,开展水稻耐高温研究对我国水稻安全生产具有重要的指导意义。通过分析高温对水稻产量和品质影响的研究进展,提出进一步研究的方向,以期为水稻... 水稻是我国的主要粮食作物。随着全球温室效应的加剧,高温已成为水稻生产的主要限制因子之一,开展水稻耐高温研究对我国水稻安全生产具有重要的指导意义。通过分析高温对水稻产量和品质影响的研究进展,提出进一步研究的方向,以期为水稻耐高温研究提供一些参考。 展开更多

关键词 高温 水稻 产量 品质 研究进展

下载PDF 职称材料

基于图像处理技术的甜瓜叶片病斑定级方法研究 被引量：1

8

作者 马超 袁涛 +2 位作者 姚鑫锋 籍延宝 李琳一 《上海农业学报》 CSCD 2018年第6期94-99,共6页

为解决农业生产中记录和分析作物叶片病斑等级繁琐及无法自动化的问题,采用非固定拍摄平台田间实拍的方式,通过优化传统图像处理流程中的图像增强、图像几何变换、图像切割等流程,开发了一套基于图像处理技术的病斑定级系统,实现了简化... 为解决农业生产中记录和分析作物叶片病斑等级繁琐及无法自动化的问题,采用非固定拍摄平台田间实拍的方式,通过优化传统图像处理流程中的图像增强、图像几何变换、图像切割等流程,开发了一套基于图像处理技术的病斑定级系统,实现了简化操作参数输入,快速自动化获取病斑等级的目的。甜瓜叶片试验表明:基于图像处理的方式对叶片及病斑进行分析,其面积离散度小于0. 5%,病斑离散度小于5. 5%,能够可靠地描述病斑与叶片之间的面积比例,从而对植物叶片病斑进行定级,为科学防治和病害危害程度评价提供科学依据。 展开更多

关键词 图像处理 病斑定级 甜瓜叶片

下载PDF 职称材料

浅谈智慧农业 被引量：3

9

作者 籍延宝 姚鑫锋 +3 位作者 袁涛 田明璐 马超 李琳一 《上海农业科技》 2019年第5期138-139,共2页

为满足日益增长的粮食需求,迅速增加粮食产量成为了亟待思考的问题。而在土地资源紧缺的现实下,发展智慧农业有助于提高农作效率,进而提高粮食产量。现对智慧农业的3个主要部分(包括传感器和物联网、人工智能、自动化装备等)进行介绍,... 为满足日益增长的粮食需求,迅速增加粮食产量成为了亟待思考的问题。而在土地资源紧缺的现实下,发展智慧农业有助于提高农作效率,进而提高粮食产量。现对智慧农业的3个主要部分(包括传感器和物联网、人工智能、自动化装备等)进行介绍,并对智慧农业的发展重点——数据进行阐述,以使大众更加了解智慧农业。 展开更多

关键词 智慧农业 传感器 物联网 人工智能 自动化装备 数据

下载PDF 职称材料

基于Laravel框架的农业物联网数据采集管理系统开发及应用

10

作者 籍延宝 姚鑫锋 +4 位作者 刘士辉 马超 田明璐 袁涛 李琳一 《上海农业学报》 2019年第4期107-113,共7页

数据采集管理系统在整个数据的生命周期中扮演着重要的角色,它既可以缩短一个数据的“数据里程”(即数据从采集到决策使用的整个过程),又可以方便数据的分发和共享,是数字化农业生产的重要基础环节.基于Laravel框架建立农业物联网数据... 数据采集管理系统在整个数据的生命周期中扮演着重要的角色,它既可以缩短一个数据的“数据里程”(即数据从采集到决策使用的整个过程),又可以方便数据的分发和共享,是数字化农业生产的重要基础环节.基于Laravel框架建立农业物联网数据采集管理系统,该系统采用多平台自适应设计,并且采用统一的硬件管理接口,能够实时采集、上报和分析设施环境数据.测试结果表明,系统能够同时服务100个并发线程,能够负载100万次短连接,系统采集数据实时性强,能够将不同接口的数据进行统一管理和汇总,并为用户提供即时的告警服务. 展开更多

关键词 Laravel框架 数据管理系统 农业物联网 Workerman服务器

下载PDF 职称材料

基于高光谱的温室网纹甜瓜不同叶位叶片含水率监测

11

作者 向佳琳 姚鑫锋 +2 位作者 刘倩 黄丹枫 常丽英 《江苏农业科学》 2018年第4期105-109,共5页

叶片是植物缺水时生理变化最敏感的器官,监测叶片水分情况可以实时快速判断植株体内水分状况,从而为温室甜瓜精准灌溉提供理论依据。通过对网路甜瓜进行4个水分处理的2年盆栽试验,获取了伸蔓期不同叶位叶片高光谱反射率、叶片含水率,进... 叶片是植物缺水时生理变化最敏感的器官,监测叶片水分情况可以实时快速判断植株体内水分状况,从而为温室甜瓜精准灌溉提供理论依据。通过对网路甜瓜进行4个水分处理的2年盆栽试验,获取了伸蔓期不同叶位叶片高光谱反射率、叶片含水率,进一步基于325~1 075 nm波段范围内的原始光谱、一阶导数光谱、倒数光谱,构建了任意2个波段组合下的比值和归一化光谱指数,并分析上述高光谱指数与甜瓜叶片含水量的定量关系。结果显示:网路甜瓜上部叶片一阶导数构建的NDVI680 nm,734 nm、RVI680 nm,750 nm及中部叶片一阶导数构建的RVI603 nm,758 nm模型的R2分别为0.746、0.743和0.707。利用独立试验数据对模型进行检验,模型测试精度R2和相对均方根误差RRSME分别为0.667、0.660、0.600和1.409%、1.629%、1.923%。研究结果为高光谱实时监测网路甜瓜叶片水分状况提供了新的方法。 展开更多

关键词 网纹甜瓜 高光谱 叶片含水率 不同叶位 监测模型

下载PDF 职称材料