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大豆深度学习和3维重构的大豆表型研究(20211101)

大豆深度学习和3维重构的大豆表型研究(20211101)

作者: Hello育种 | 来源:发表于2021-11-02 04:19 被阅读0次
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    报告来自东北农业大学的朱荣胜老师。 此报告介绍了大量的相关工作,并且而非常值得动物领域进行借鉴。表型值是基因组时代的key。

    此报告的提纲:


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    此报告想回答的问题:


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    0 背景介绍:

    植物生态学学科,从描述到量化性状。大豆的特点:


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    大豆表型:大致分为生长期和成熟些表型:


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    测量表型,以前就是人工测量表型,现在是仪器自动识别,但是其准确性取决于其内部的算法。
    测量表形态表型的算法特点: 算法功能=识别+分类+计算+测量


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    第一部分 大豆生长期表型

    1 基于三维重构的表型研究

    拍摄方式

    每次转15°,24张照片, 4个角度, 120张 照片


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    流程:(图像预处理需要人为做)

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    结果图:

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    模型提取

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    如冠层水平的表型提取(需要搭载TXL库):


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    叶面积提取步骤:


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    节间距:


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    更复杂的性状采用了3D-BoNet


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    结果分割图


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    对模型进行估计:以人工测量的为参考值:


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    结果基于三维模型的测量≈人工测量
    探索更大空间应用:田间三维重构,每块设置一个采样点(放大桶):

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    全生育期重构结果:


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    大桶与田间的植株比较:


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    应用比较不同时期参试品种的表型比较:


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    表型指纹:


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    ** 问题和挑战**


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    2 基于深度学习的表型研究

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    2.1 大豆花荚表型:

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    图像花识别(转个拍摄):


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    材料:


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    困难:


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    由于小目标识别,尽量提取多的特征,方法借鉴Faster R-CNN,改进为SoyflowerRCNN:


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    试验流程:


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    参数设置和评价指标:


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    结果:


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    模型对比:


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    对时间序列图:


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    独立样本验证:


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    2.2 大豆的荚识别

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    算法:


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    结果比较:


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    独立:


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    独立验证:


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    时间序列的动态分析:


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    3 大豆花荚识别与计数融合模型

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    算法:


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    融合:


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    结果:


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    时间变化:


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    使用融合的模型探索大豆落花落荚的规律

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    结果:


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    分布部分


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    落花规律:


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    落荚规律:


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    困难与挑战

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    4 大豆病程的诊断

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    例子(缺点破坏性取样):


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    数据缺失,设计了新的算法,对叶子随机分割,再预测:


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    示意算法代码:


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    评价和调参数:


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    结果: A为分割小图片,B为整个叶片判断结果


    第二部分 大豆成熟期表型

    表型分类:


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    取参考表型:


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    拍照平台:


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    模型算法:


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    引入PCA


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    算法:


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    试验设计图:


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    模型图示:


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    结果:


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    具有成熟期, 探索性分析

    材料:


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    特征提取:


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    多个特征时,可以聚类:


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    基于得到表型的GWAS分析


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    群体机构图:


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    使用,离心率表型


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    困难和挑战
    直接使用整个植株, 无人机识别时,产量预测

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    第三部分 表型技术的应用和延长

    智能表型品台:


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    已经搭建的平台:


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    作物:


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