NL2025810A - Method for classifying and evaluating nitrogen content level of brassica rapa subsp. oleifera (brsro) canopy - Google Patents

Method for classifying and evaluating nitrogen content level of brassica rapa subsp. oleifera (brsro) canopy Download PDF

Info

Publication number
NL2025810A
NL2025810A NL2025810A NL2025810A NL2025810A NL 2025810 A NL2025810 A NL 2025810A NL 2025810 A NL2025810 A NL 2025810A NL 2025810 A NL2025810 A NL 2025810A NL 2025810 A NL2025810 A NL 2025810A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
brsro
hyperspectral
foliage
nitrogen
nitrogen content
Prior art date
Application number
NL2025810A
Other languages
English (en)
Other versions
NL2025810B1 (en
Inventor
He Yong
Cen Haiyan
Liu Fei
Fang Hui
Zhu Yueming
Ma Zhihong
Original Assignee
Univ Zhejiang
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Zhejiang filed Critical Univ Zhejiang
Publication of NL2025810A publication Critical patent/NL2025810A/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2025810B1 publication Critical patent/NL2025810B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00Pattern recognition
    • G06F18/20Analysing
    • G06F18/24Classification techniques
    • G06F18/241Classification techniques relating to the classification model, e.g. parametric or non-parametric approaches
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/04Architecture, e.g. interconnection topology
    • G06N3/045Combinations of networks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/08Learning methods
    • G06N3/084Backpropagation, e.g. using gradient descent
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/04Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/02Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/10Terrestrial scenes
    • G06V20/13Satellite images
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/845Objects on a conveyor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8466Investigation of vegetal material, e.g. leaves, plants, fruits
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/04Architecture, e.g. interconnection topology
    • G06N3/048Activation functions
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/10Terrestrial scenes
    • G06V20/194Terrestrial scenes using hyperspectral data, i.e. more or other wavelengths than RGB

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Operations Research (AREA)

Claims (1)

  1. CONCLUSIES
    1. Werkwijze voor het classificeren en evalueren van een stikstofgehalteniveau van een loof van Brassica rapa subsp. Oleifera (BRSRO), omvattende de volgende stap- pen: 1) het verkrijgen van hyperspectrale beeldmonsters van een BRSRO-plant met verschillende stikstofgradienten bij verschillende hoeken, en het markeren van de stikstof- gradienten van alle hyperspectrale beelden; 2) het uitvoeren van spectrale correctie op de ver- kregen hyperspectrale beeldmonsters, het segmenteren van de gecorrigeerde hyperspectrale beeldmonsters om hyper- spectrale data van BRSRO-loof te genereren, en het bewaren in .mat-format; 3) het willekeurig selecteren van de in stap 2) verkregen hyperspectrale data, het middelen van een spec- trum van een gebied dat vele malen willekeurig geselec- teerd is, het genereren van een dataset, het invoeren in een gestapelde autoencoder (SAE) neuraal netwerk voor trai- ning, en het afgeven van een spectraal kenmerk van het BRSRO-1oof onder de best kenmerkende eenheid, die een ba- sis voor het evalueren van een stikstofgehalte van het Loof van de in beeld gebrachte plant verschaft; 4) het verwerken van de te evalueren data volgens de stappen hierboven, het vormen van een voorspellingsda- taset van het BRSRO-loof op basis van verschillende stkstofgradienten onder de best kenmerkende eenheid ver- kregen na de training van het SAE-neurale netwerk, en het construeren van een voorspellingsmodel voor het stikstof- niveau van het BRSRO-loof op basis van het spectrale ken- merk door gebruik van een classificatie- en regressiebo- men (CART) algoritme;
    5) het verwerken van de te testen hyperspectrale data van het BRSRO-loof volgens stappen 2) en 3), het uit- voeren van categoriebepaling van een kenmerk en een stik- stofgradient op basis van het voorspellingsmodel, en het voltooien van de evaluatie van het stikstofgehalte in het plantenloof dat vertegenwoordigd wordt door het kenmerk.
    2. Werkwijze voor het classificeren en evalueren van een stikstofgehalteniveau van een BRSRO-loof volgens conclusie 1, waarbij in stap 1) de hyperspectrale beelden van het loof van de BRSRO-plant verkregen worden bij hoe- ken van 0°, 15° en 25°.
    3. Werkwijze voor het classificeren en evalueren van een stikstofgehalteniveau van een BRSRO-loof volgens conclusie 1, waarbij een standaard witbord en een donkere ruis worden gebruikt om de spectrale correctie uit te voe- ren op de gegenereerde hyperspectrale beelden volgens de volgende vergelijking:
    LB le = Tg x 100% waarbij I. een gecorrigeerd hyperspectraal beeld is; [, een verkregen origineel hyperspectraal beeld is; B een donker- stroombeeld is; W een witbeeld is dat genomen is van het standaard witbord, en W een stabiele hoge reflectiestan- daard onder een halogeenlamp vertegenwoordigt.
    4. Werkwijze voor het classificeren en evalueren van een stikstofgehalteniveau van een BRSRO-loof volgens conclusie 1, waarbij het SAE-neurale netwerk een invoer- laag, een verborgen laag en een afgiftelaag omvat; waarbij de invoerlaag een 1 x N-dimensionaal trainingsspectrum heeft, en invoer S is gedefinieerd als een set van S = {s{(l), s(2}, s(3), .., s(n)}, waarbij n = 1, 2, 3, .N; waarbij de verborgen laag een coderingsproces en een deco- deringsproces omvat; waarbij een eerste coderingslaag in- voerdata s(n) codeert als de volgende coderingslaag, die e(s) is, die is berekend als volgt:
    e(s) = Reluí(ws + De) waarbij ws een coderingsgewichtsmatrix is, be een coderings- afwijkingvector is die gebruikt wordt voor alle coderings- processen totdat het uiteindelijke coderingsproces het uit de invoer geextraheerde kenmerk produceert, Relu een acti- veringsfunctie is; waarbij deze {functie gebruikt wordt voor alle coderings- en decoderingsprocessen voor activa- tie; en het gecodeerde kenmerk gedecodeerd wordt als volgt: d(s) = Relu(wge(s) + bs) waarbij wa een decoderingsgewichtmatrix is, en ba een deco- deringsafwijkingvector is.
    5. Werkwijze voor het classificeren en evalueren van een stikstofgehalteniveau van een BRSRO-loof volgens conclusie 1, waarbij in stap 3) wanneer de hyperspectrale data willekeurig geselecteerd worden, een gemiddeld spec- trum gekozen in een willekeurig gebied van 4*4 pixels ge- bruikt wordt als een monster, en niet minder dan 4.000 spectrale data gegenereerd worden als dataset.
    6. Werkwijze voor het classificeren en evalueren van een stikstofgehalteniveau van een BRSRO-loof volgens conclusie 5, waarbij in stap 3) het monster gebruikt wordt als 1 x 120 vector; waarbij de vector invoer is voor het SAE-neurale netwerk om 200 keer getraind te worden en uit- eindelijk gecodeerd te worden in verschillende kenmerkende eenheden, zoals 1 x 100, 1 x 80, 1 x 60, 1 x 40, 1 x 20 en 1 x 5.
    7. Werkwijze voor het classificeren en evalueren van een stikstofgehalteniveau van een BRSRO-loof volgens conclusie 6, waarbij in stap 3) het aantal van 1 x 100 kenmerkende eenheden is gekozen als een evaluatiecriterium voor het stikstofniveau van BRSRO-loof.
    —-O-O-Oo-
NL2025810A 2019-08-19 2020-06-11 Method for classifying and evaluating nitrogen content level of brassica rapa subsp. oleifera (brsro) canopy NL2025810B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910764545.2A CN110555395A (zh) 2019-08-19 2019-08-19 一种油菜冠层氮素含量等级分类评估方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NL2025810A true NL2025810A (en) 2021-02-24
NL2025810B1 NL2025810B1 (en) 2021-08-17

Family

ID=68737575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2025810A NL2025810B1 (en) 2019-08-19 2020-06-11 Method for classifying and evaluating nitrogen content level of brassica rapa subsp. oleifera (brsro) canopy

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110555395A (nl)
NL (1) NL2025810B1 (nl)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111191543A (zh) * 2019-12-20 2020-05-22 湖南城市学院 油菜产量估测方法
CN112149712B (zh) * 2020-08-19 2023-06-06 中国地质大学(武汉) 一种高效的高光谱遥感数据压缩与分类模型的构建方法
CN112084462B (zh) * 2020-08-27 2023-06-23 江苏农林职业技术学院 一种基于数字图像的作物氮素营养指标估算模型评价方法
CN112381756B (zh) * 2020-09-30 2022-12-16 广东省科学院智能制造研究所 一种基于块平滑神经网络的高光谱数据分析方法和系统
CN117197062A (zh) * 2023-08-30 2023-12-08 武汉大学 一种基于rgb图像的叶片氮含量测量方法及系统
CN117804547A (zh) * 2024-01-17 2024-04-02 广州市建筑科学研究院集团有限公司 一种植株品质评价装置及其评价方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101424637A (zh) * 2008-12-04 2009-05-06 浙江大学 一种油菜叶片氮素含量遥感估算模型方法
CN103278467A (zh) * 2013-05-07 2013-09-04 江苏大学 一种植物叶片氮素丰缺快速无损高准确率的鉴别方法
CN106290197A (zh) * 2016-09-06 2017-01-04 西北农林科技大学 水稻叶片全氮含量高光谱估测及估测模型构建方法
CN108898156A (zh) * 2018-05-28 2018-11-27 江苏大学 一种基于高光谱图像的绿色青椒识别方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YU XINJIE ET AL: "Deep-learning-based regression model and hyperspectral imaging for rapid detection of nitrogen concentration in oilseed rape (Brassica napus L.) leaf", CHEMOMETRICS AND INTELLIGENT LABORATORY SYSTEMS, vol. 172, 19 December 2017 (2017-12-19), pages 188 - 193, XP002802006, ISSN: 0169-7439, DOI: 10.1016/j.chemolab.2017.12.010 *
YU XINJIE ET AL: "Nondestructive Freshness Discriminating of Shrimp Using Visible/Near-Infrared Hyperspectral Imaging Technique and Deep Learning Algorithm", FOOD ANALYTICAL METHODS, SPRINGER NEW YORK LLC, US, vol. 11, no. 3, 5 October 2017 (2017-10-05), pages 768 - 780, XP036410918, ISSN: 1936-9751, [retrieved on 20171005], DOI: 10.1007/S12161-017-1050-8 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110555395A (zh) 2019-12-10
NL2025810B1 (en) 2021-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2025810B1 (en) Method for classifying and evaluating nitrogen content level of brassica rapa subsp. oleifera (brsro) canopy
Qureshi et al. Machine vision for counting fruit on mango tree canopies
Ramesh et al. Plant disease detection using machine learning
Zhao et al. Detecting tomatoes in greenhouse scenes by combining AdaBoost classifier and colour analysis
KR101830056B1 (ko) 딥러닝 기반의 병해 진단 시스템 및 그 이용방법
Kim et al. Classification of grapefruit peel diseases using color texture feature analysis
Al-Hiary et al. Fast and accurate detection and classification of plant diseases
CN107103306B (zh) 基于小波分析与支持向量机的冬小麦白粉病遥感监测方法
CN110348357B (zh) 一种基于深度卷积神经网络的快速目标检测方法
Agrawal et al. Grape leaf disease detection and classification using multi-class support vector machine
CN111738064B (zh) 一种雾霾图像的雾浓度识别方法
Banerjee et al. Precision Agriculture: Classifying Banana Leaf Diseases with Hybrid Deep Learning Models
KR101687217B1 (ko) 인터벌 타입-2 rbf 신경회로망 기반 ct 기법을 이용한 강인한 얼굴 인식 패턴 분류 방법 및 이를 실행하기 위한 시스템
CN115294404A (zh) 一种基于随机森林算法的底栖动物高光谱数据分类方法
Sakhamuri et al. RETRACTED: An Overview on Prediction of Plant Leaves Disease using Image Processing Techniques
Sehree et al. Olive trees cases classification based on deep convolutional neural network from unmanned aerial vehicle imagery
Aravind et al. Classification of healthy and rot leaves of apple using gradient boosting and support vector classifier
Lucca et al. Applying aggregation and pre-aggregation functions in the classification of grape berries
Moshou et al. Crop and weed species recognition based on hyperspectral sensing and active learning
Das et al. Detection of diseases on visible part of plant—A review
Zhang et al. Iris image classification based on color information
Jumarlis Detecting Diseases on Clove Leaves Using GLCM and Clustering K-Means
Al Haque et al. A computer vision system for bangladeshi local mango breed detection using convolutional neural network (cnn) models
Liu et al. Green plant segmentation in hyperspectral images using SVM and hyper-hue
US20240185419A1 (en) Systems and processes for automated detection and characterization of skin features using machine learning

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20230701