1 河南农业大学信息与管理科学学院, 河南 郑州 450002 河南粮食作物协同创新中心, 河南 郑州 450002
2 河南农业大学信息与管理科学学院, 河南 郑州 450002
3 Universidade Nova de Lisboa, NOVA Informantion Managment School, Lisboa, 1070-312, Portuga
土壤全氮是重要的养分指标, 利用高光谱技术研究并构建砂姜黑土全氮含量高光谱估测模型, 为作物施肥及发展精确农业提供参考。 尝试研究离散小波估测土壤全氮含量的可行性, 以河南省商水县不同小麦氮肥处理为试验区, 采集100份0～20 cm的砂姜黑土, 土壤样本风干并经研磨过筛等处理后, 在实验室暗室内采集光谱。 利用含量梯度法, 将总样本（100个砂姜黑土）划分为建模集75个和验证集25个。 将原始光谱进行一阶导数变换, 并对一阶导数光谱分别进行相关分析和离散小波变换, 同时结合支持向量机和K邻近算法构建高光谱土壤全氮估测模型。 系统分析了原始光谱和一阶导数光谱的单波段与土壤全氮的相关性, 结果表明, 经一阶导数变换后的光谱与土壤全氮有更好的相关性, 在1 373 nm处相关系数达到最高为0.84。 利用离散小波算法对一阶导数光谱进行最佳母小波和分解层次选择, 结果显示, 经sym8函数分解的小波系数能较好的重构土壤全氮光谱信息, 进一步基于分解层L1—L11的低频系数分别建立支持向量回归和K邻近回归土壤全氮含量估测模型, 比较全部估测模型, 以分解层L5的低频系数结合K邻近构建的模型最优, 建模决定系数为0.90, 均方根偏差为0.09 g·kg-1, 相对分析误差为3.78, 验证决定系数为0.97, 均方根偏差为0.05 g·kg-1, 相对分析误差为4.30。 同时与全波段和经相关分析后挑选出的敏感波段作为输入构建的模型进行比较, K邻近模型精度提高了3.2%和9%, 支持向量机模型精度提高了6.7%和11.6%。 研究结果表明一阶导数变换与离散小波技术可有效减少噪声影响, 提高土壤全氮含量的估测精度, 又实现了光谱数据降维, 简化了模型复杂度, 为砂浆黑土全氮含量的精确估测提供参考。
砂姜黑土 全氮 高光谱 离散小波 K邻近算法 Shajiang black soil Total nitrogen Hyperspectral Discrete wavelet K-neighbor 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3223
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230150
1 陕西科技大学 人工智能研究所, 陕西 西安 710021
2 陕西科技大学 电子信息与人工智能学院, 陕西 西安 710021
针对视网膜血管在分割过程容易出现细节特征信息丢失、血管轮廓模糊等问题, 提出一种改进的循环分割对抗网络算法。该算法改进了分割器的网络模型, 在U型网络上、下采样过程中添加了密集连接结构, 充分保留了图像的特征信息, 提升了模型的泛化能力以及鲁棒性, 缓解了过度分割现象。为防止网络退化, 将损失函数替换为最小二乘函数, 提高了图像的分割质量, 提升了网络模型训练的稳定性。实验结果表明, 本文的网络模型在DRIVE以及CHASE数据集中, 两者分割的准确性、敏感性分别达到了96.93%、84.30%以及96.94%、79.92%。该算法具有较好的网络泛化能力以及分割准确率, 可以为疾病诊断提供重要的依据。
视网膜血管分割 循环分割对抗网络 U型网络 密集连接结构 损失函数 retinal blood vessels segmentation cycle segmentation adversarial networks U-Net work densely connected structure loss function
1 河南农业大学信息与管理科学学院, 河南 郑州 450002
2 中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院, 北京 100083
3 煤炭资源与安全开采国家重点实验室（中国矿业大学）, 北京 100083
蚜虫是棉花的主要害虫之一, 我国棉花产量每年因蚜虫危害造成的损失高达5%～10%。 田块尺度的棉花蚜害空间分布监测可以辅助精准定量施药, 减少环境污染。 利用无人机搭载成像光谱仪获取的“图谱合一”的遥感数据因其具有分辨率高、 时效性高、 成本低等优势, 可为作物病虫害监测提供了重要数据源。 比值导数法模型简洁, 运行效率高, 结果精确, 可以有效的应用于遥感反射率光谱解混处理, 提取对目标信息较为敏感的波段, 为构建虫害监测模型提供了有效的手段。 因此本研究选择棉花典型生产区新疆库尔勒地区为实验区, 开展以下工作: （1）以低空无人机搭载成像光谱仪获取棉花蕾期冠层成像光谱影像, 结合地面调查数据, 获取76个样点光谱数据及蚜害严重度(包含健康植株16个, 蚜害严重度1～4级每级选取15个); (2)分析不同蚜害严重度棉花冠层光谱的特征, 并利用比值导数法筛选出对蚜害胁迫敏感的光谱波段, 分别为514, 566和698 nm波段; (3)构建基于三个敏感波段的光谱反射率、 比值导数光谱值的一元线性回归和偏最小二乘法的蚜害严重度估测模型。 结果表明: (1)蚜害对棉花冠层的光谱反射率有显著影响。 棉株受蚜害胁迫越严重, 其在可见光区域的反射率越高, 近红外波段反射率越低, 发生红边区域“蓝移”; （2）比值导数法可有效提取蚜害棉花冠层光谱敏感波段, 所筛选的514, 566和698 nm三个波段与相关系数法所筛选的敏感波段一致; (3)利用敏感波段比值导数光谱值所构建的蚜害严重度估测模型精度优于敏感波段光谱反射率所构建的模型, 其中698 nm波段构建的模型精度最佳（R2=0.597, RMSE=0.91）; (4)三个敏感波段的比值导数光谱值所构建的偏最小二乘多元回归模型精度优于单个波段比值导数光谱值所构建的模型（R2=0.612, RMSE=0.89）; (5)基于比值导数法的棉花蚜害无人机成像光谱监测模型可以获取田块尺度的不同严重度蚜害空间分布图, 对于精准定量施药有重要的指示意义。
棉花 蚜虫 比值导数法 成像光谱 无人机 Cotton Aphids Derivative of ratio spectroscopy Hyperspectral imaging Unmanned aerial vehicle 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1543
1 中国传媒大学 a.理学院
2 中国传媒大学 b.信息工程学院，北京 100024
为了有效提高光通信系统的频带利用率，提出了一种新型复用技术——映射复用(MM)，即采用双时隙多幅值信号对多路复用信号的单值映射来实现对多路信号的复用。分析了MM技术的复用和解复用原理，以4路用户信号复用为例，利用Matlab软件设计了MM复用器和解复用器。采用Optisystem和Matlab联合仿真，设计了一种基于MM技术的4路用户信号复用的光纤传输系统。仿真实验得到的眼图清晰，验证了方法的可行性；与同速率的非归零和归零信号相比，MM信号的谱宽分别是它们的一半和1/3。MM技术可有效地提高系统的频带利用率，增加色散容忍度，在光纤通信系统中具有广泛的应用前景。
映射复用技术 复用器 解复用器 mapping multiplexing technique multiplexer demultiplexer
