植保新型测报工具研发与应用培训班-宁波
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11
2015-9-28
人类视觉
机器视觉
适应性
智能
彩色识别 能力
灰度分辨 力
空间分辨 力
速度
感光范围
环境要求
观测精度 其它
适应性强，可在复杂及变化的 适应性差，容易受复杂背景及环境变化的影响 环境中识别目标
具有高级智能，可运用逻辑分 虽然可利用人工智能及神经网络技术，但智能 析及推理能力识别变化的目标， 很差，不能很好地识别变化的目标 并能总结规律
全国现代新型测报工具研发与应用技术高级培训班
植物病虫害智能测报工具研究进 展与应用
赵春江
国家农业信息化工程技术研究中心 国家农业智能装备工程技术研究中心
zhaocj@nercita.org.cn 2015年9月23日
汇报提纲
一. 早期监测预警的重要性 二. 国内外研究现状 三. 我们研究工作介绍 四. 展望
基于LUV 色彩空间分割结 果
刘钰燕,高灵旺等.微小昆虫自动计数软件在葡萄斑叶蝉监测中的应用，中国 植保导刊，2013.
HiCC系列全自动菌落计数仪： 微生物菌落计数分析 A G 抑菌圈测量V I 抗生素药敏效价分析S IB Y X 舒巴坦敏感β-内酰胺酶检验Z Y 显微图像计数分析
还有综合版，包括上述所有功能
HiCC-V 参数：
光学分辨率4800×9600上下双光源可选的 高清晰扫描仪，可分辨大于0.1mm的菌落； 菌落统计速度：150～600个菌落/s； 重复测量误差<0.2%。
生产履历信息采集与决策技术不断发展
纸质记录
计算机
掌上电脑
手机
农田气象站、 温室环境传感 器逐渐普及， 海量数据没有 8得到很好应用
智能化、自动化的监测预警工具
高光谱 声音监测 红外探测
机器视觉
病原监测 害虫计数 杂草识别 症状检测 病虫害预警
物联网、大数据、云计算等在植保领 域具有广阔应用前景
对色彩的分辨能力强，但容易 受硬件条件的制约，目前一般的图像采集系统 受人的心理影响，不能量化 对色彩的分辨能力较差，但具有可量化的优点
差，一般只能分辨64个灰度级 强，目前一般使用256灰度级，采集系统可具 有10bit、12bit、16bit等灰度级
分辨率较差，不能观看微小的 目前有4K×4K的面阵摄像机和8K的线阵摄像
精度低，无法量化
精度高，可到微米级，易量化
主观性，受心理影响，易疲劳 客观性，可连续工作
2.1.1 孢子捕捉计数
佳多产品
便携式孢子捕捉仪
2015-9-28
固定式孢子捕捉仪
车载式孢子捕捉仪 13
上海创塔：
一体化智能孢子捕捉装置
目前对于真菌分类还依 赖于人工标记！
14
2015-9-28
杭州万深检测
2015-9-28
植物保护科学趋势
几千年前: 以实验为主
依赖田间调查 描述自然现象
过去数百年: 出现理论研究
植病流行学和昆虫生态学 利用数学模型和归纳
过去数十Biblioteka Baidu: 出现了计算分支
信息和通讯技术（ICT）在植保中应用 利用计算机对复杂过程进行仿真
今天: 数据爆炸-大数据
仪器收集或仿真计算产生数据，进而发现知识 全球尺度有害生物预测与控制
传统病原监测方法：耗时耗力
常见孢子捕捉器
人工收集玻片
2015-9-28显微镜下人工观察计数
6
孢子动态分析
6
传统害虫监测手段：依赖专家经验
定时现场检查、 人工统计、专 业知识
费时费力、及 时性不高、植 保专家有限等 问题
田间抽检 现场检查、取回
植保专家识别 人工统计
田间气象、生产数据利用率不高
目标
机，通过备置各种光学镜头，可以观测小到微
米大到天体的目标
0.1秒的视觉暂留使人眼无法看 快门时间可达到10微妙左右，高速像机帧率可
清较快速运动的目标
达到1000以上，处理器的速度越来越快
400nm-750nm范围的可见光
从紫外到红外的较宽光谱范围，另外有X光等 特殊摄像机
对环境温度、湿度的适应性差， 对环境适应性强，另外可加防护装置 另外有许多场合对人有损害
2
一. 早期预警的重要性
有害生物综 合治理系统
监测工具、 预警模型
GAP风险 分析模型
安全用药 知识规则
一. 早期预警的重要性
我国农业病虫草害具有多发、重发、频发的特点，年 均发生面积达60亿亩次，粮食损失150亿公斤，严重 威胁国家粮食安全。
2012年我国东北和华北地区爆发玉米粘虫灾害，面积 8000万亩，面积之大、范围之广、虫害密度之高为近 10年罕见
二. 国内外研究现状
2.1 机器视觉技术 2.2 高光谱技术 2.3 决策支持系统与大数据 2.4 农用无人机技术
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2015-9-28
2.1 机器视觉技术
定义：研究用机器人来模拟人和生物的视 觉系统功能。 目标：让机器人具有对周围世界的空间物 体进行传感、抽象、判断的能力，从而达 到识别、理解的目的。 组成：基于机器视觉的病虫监测技术主要 包括病虫诱捕、图像获取、图像传输、图 像处理、识别计数等部分。
second
first
third 7.5km
基于伺服器和图像处理的水稻害虫自动计数系统架构 基于伺服器和图像处理的水稻害虫自动计数系统架构
害虫图像处理系统界面
害虫计数结果对比以及与温度的相关性
稻缘蝽人工程序自动计数结果与人工计数结果的比较
（2）微小昆虫自劢计数软件监测葡萄斑叶蝉
基于数码相机获取图像， Bugcounter 操作
2015-9-28
主要针对非专性寄 生物，如细菌等； 而专性寄生物，如 霜霉、白粉和锈菌 等真菌对营养要求 比较复杂，一般不 能在普通的人工培 养基上15 培养
2.1.2 基于机器视觉的害虫监测技术
（1）基于性信息素、田间监测服务器、图像分 析的稻缘蝽（半翅目）田间监测系统
应用性诱剂进行害虫诱捕，基于田间伺服器进行害虫图像获取。
Fukatsu T, Watanabe T, Hu HM, Yoichi H, Hirafuji M. Field monitoring support system for the occurrence of Leptocorisa chinensis Dallas (半翅目: 蛛缘蝽科) using synthetic attractants, Field Servers, and image analysis. Computers and Electronics in Agriculture,2012
2015-9-28
人类视觉
机器视觉
适应性
智能
彩色识别 能力
灰度分辨 力
空间分辨 力
速度
感光范围
环境要求
观测精度 其它
适应性强，可在复杂及变化的 适应性差，容易受复杂背景及环境变化的影响 环境中识别目标
具有高级智能，可运用逻辑分 虽然可利用人工智能及神经网络技术，但智能 析及推理能力识别变化的目标， 很差，不能很好地识别变化的目标 并能总结规律
全国现代新型测报工具研发与应用技术高级培训班
植物病虫害智能测报工具研究进 展与应用
赵春江
国家农业信息化工程技术研究中心 国家农业智能装备工程技术研究中心
zhaocj@nercita.org.cn 2015年9月23日
汇报提纲
一. 早期监测预警的重要性 二. 国内外研究现状 三. 我们研究工作介绍 四. 展望
基于LUV 色彩空间分割结 果
刘钰燕,高灵旺等.微小昆虫自动计数软件在葡萄斑叶蝉监测中的应用，中国 植保导刊，2013.
HiCC系列全自动菌落计数仪： 微生物菌落计数分析 A G 抑菌圈测量V I 抗生素药敏效价分析S IB Y X 舒巴坦敏感β-内酰胺酶检验Z Y 显微图像计数分析
还有综合版，包括上述所有功能
HiCC-V 参数：
光学分辨率4800×9600上下双光源可选的 高清晰扫描仪，可分辨大于0.1mm的菌落； 菌落统计速度：150～600个菌落/s； 重复测量误差<0.2%。
生产履历信息采集与决策技术不断发展
纸质记录
计算机
掌上电脑
手机
农田气象站、 温室环境传感 器逐渐普及， 海量数据没有 8得到很好应用
智能化、自动化的监测预警工具
高光谱 声音监测 红外探测
机器视觉
病原监测 害虫计数 杂草识别 症状检测 病虫害预警
物联网、大数据、云计算等在植保领 域具有广阔应用前景
对色彩的分辨能力强，但容易 受硬件条件的制约，目前一般的图像采集系统 受人的心理影响，不能量化 对色彩的分辨能力较差，但具有可量化的优点
差，一般只能分辨64个灰度级 强，目前一般使用256灰度级，采集系统可具 有10bit、12bit、16bit等灰度级
分辨率较差，不能观看微小的 目前有4K×4K的面阵摄像机和8K的线阵摄像
精度低，无法量化
精度高，可到微米级，易量化
主观性，受心理影响，易疲劳 客观性，可连续工作
2.1.1 孢子捕捉计数
佳多产品
便携式孢子捕捉仪
2015-9-28
固定式孢子捕捉仪
车载式孢子捕捉仪 13
上海创塔：
一体化智能孢子捕捉装置
目前对于真菌分类还依 赖于人工标记！
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2015-9-28
杭州万深检测
2015-9-28
植物保护科学趋势
几千年前: 以实验为主
依赖田间调查 描述自然现象
过去数百年: 出现理论研究
植病流行学和昆虫生态学 利用数学模型和归纳
过去数十Biblioteka Baidu: 出现了计算分支
信息和通讯技术（ICT）在植保中应用 利用计算机对复杂过程进行仿真
今天: 数据爆炸-大数据
仪器收集或仿真计算产生数据，进而发现知识 全球尺度有害生物预测与控制
传统病原监测方法：耗时耗力
常见孢子捕捉器
人工收集玻片
2015-9-28显微镜下人工观察计数
6
孢子动态分析
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传统害虫监测手段：依赖专家经验
定时现场检查、 人工统计、专 业知识
费时费力、及 时性不高、植 保专家有限等 问题
田间抽检 现场检查、取回
植保专家识别 人工统计
田间气象、生产数据利用率不高
目标
机，通过备置各种光学镜头，可以观测小到微
米大到天体的目标
0.1秒的视觉暂留使人眼无法看 快门时间可达到10微妙左右，高速像机帧率可
清较快速运动的目标
达到1000以上，处理器的速度越来越快
400nm-750nm范围的可见光
从紫外到红外的较宽光谱范围，另外有X光等 特殊摄像机
对环境温度、湿度的适应性差， 对环境适应性强，另外可加防护装置 另外有许多场合对人有损害
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一. 早期预警的重要性
有害生物综 合治理系统
监测工具、 预警模型
GAP风险 分析模型
安全用药 知识规则
一. 早期预警的重要性
我国农业病虫草害具有多发、重发、频发的特点，年 均发生面积达60亿亩次，粮食损失150亿公斤，严重 威胁国家粮食安全。
2012年我国东北和华北地区爆发玉米粘虫灾害，面积 8000万亩，面积之大、范围之广、虫害密度之高为近 10年罕见
二. 国内外研究现状
2.1 机器视觉技术 2.2 高光谱技术 2.3 决策支持系统与大数据 2.4 农用无人机技术
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2.1 机器视觉技术
定义：研究用机器人来模拟人和生物的视 觉系统功能。 目标：让机器人具有对周围世界的空间物 体进行传感、抽象、判断的能力，从而达 到识别、理解的目的。 组成：基于机器视觉的病虫监测技术主要 包括病虫诱捕、图像获取、图像传输、图 像处理、识别计数等部分。
second
first
third 7.5km
基于伺服器和图像处理的水稻害虫自动计数系统架构 基于伺服器和图像处理的水稻害虫自动计数系统架构
害虫图像处理系统界面
害虫计数结果对比以及与温度的相关性
稻缘蝽人工程序自动计数结果与人工计数结果的比较
（2）微小昆虫自劢计数软件监测葡萄斑叶蝉
基于数码相机获取图像， Bugcounter 操作
2015-9-28
主要针对非专性寄 生物，如细菌等； 而专性寄生物，如 霜霉、白粉和锈菌 等真菌对营养要求 比较复杂，一般不 能在普通的人工培 养基上15 培养
2.1.2 基于机器视觉的害虫监测技术
（1）基于性信息素、田间监测服务器、图像分 析的稻缘蝽（半翅目）田间监测系统
应用性诱剂进行害虫诱捕，基于田间伺服器进行害虫图像获取。
Fukatsu T, Watanabe T, Hu HM, Yoichi H, Hirafuji M. Field monitoring support system for the occurrence of Leptocorisa chinensis Dallas (半翅目: 蛛缘蝽科) using synthetic attractants, Field Servers, and image analysis. Computers and Electronics in Agriculture,2012