深度學習在農作物病蟲害智能診斷及農業(yè)智能系統(tǒng)中的應用與實踐

目錄

第1章病蟲害智能診斷和農業(yè)智能系統(tǒng)概述

1.1深度學習在作物圖像處理及病害識別領域的應用背景

1.1.1圖像信息成為農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的“主力軍”

1.1.2破解“視而不見”困局的關鍵在于圖像信息的

機器識別

1.1.3作物病害圖像識別是發(fā)展精準、高效、綠色

農業(yè)的基石

1.1.4深度機器學習有機融入是智慧農業(yè)的

必由之路

1.2病蟲害智能診斷的研究目標及內容

1.2.1研究目標

1.2.2研究內容

1.3國內外智能診斷的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1.3.1圖像技術在病害識別診斷上的應用

1.3.2機器學習的圖像降維和特征提取研究

1.3.3農業(yè)專家系統(tǒng)和病害診斷技術研究

1.3.4深度方法在圖像等非結構化數(shù)據(jù)識別

領域的研究

1.4專家系統(tǒng)概述及其發(fā)展概況

1.5專家系統(tǒng)的開發(fā)方式

1.6農業(yè)信息化技術和農業(yè)專家系統(tǒng)

1.6.1農業(yè)信息化技術

1.6.2農業(yè)專家系統(tǒng)

1.7農業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)工具的研究

1.8多媒體農業(yè)智能應用系統(tǒng)

1.8.1多媒體農業(yè)智能應用系統(tǒng)

1.8.2多媒體農業(yè)智能應用系統(tǒng)平臺

1.9主要工作及本書結構

第2章CT圖像特征的支持向量網(wǎng)絡籽種品質評價

2.1支持向量網(wǎng)絡和籽種品質智能評價

2.2SVN的理論基礎

2.2.1優(yōu)化問題的基本概念

2.2.2優(yōu)化問題的最優(yōu)解條件

2.2.3博弈問題和對偶理論

2.2.4Wolfe對偶（烏爾夫對偶）方法

2.3線性SVN和基于核的SVN

2.3.1規(guī)范超平面和SVN的形式化問題

2.3.2SVN的形式化求解

2.3.3基于核的支持向量網(wǎng)絡和VC維

2.4懲罰校正SVN

2.4.1問題描述

2.4.2懲罰支持向量機

2.4.3均勻懲罰SVC的學習錯誤率分析

2.4.4懲罰因子校正

2.5籽種CT特征SVN分析實驗及討論

2.5.1實驗過程

2.5.2籽種影像特征提取

2.5.3結果分析、對比及討論

2.6本章小結

第3章病害圖像預處理及其病變識別

3.1蘋果病害圖像采集及識別

3.1.1蘋果病害及其病變圖像特征

3.1.2基于圖像的病害識別

3.2病害圖像的預處理

3.2.1圖像整形和采集方位多樣性仿真

3.2.2圖像采集亮度多樣性和多樣性組合

3.2.3圖像灰值化和稀疏化

3.3病變圖像特征提取及方法

3.3.1數(shù)據(jù)相關性分析降維的特征提取

3.3.2半監(jiān)督學習的降維特征提取

3.3.3監(jiān)督深度學習提取特征和卷積網(wǎng)絡

3.4卷積運算和深度卷積神經網(wǎng)絡

3.4.1像卷積運算

3.4.2卷積的局部、全局連接

3.4.3LeNet卷積神經網(wǎng)絡及其特征圖多對多組合

3.5本章小結

第4章主成分圖像降維的病變模式識別

4.1圖像特征提取和PCA方法

4.2PCA方法

4.2.1PCA降維的基本過程

4.2.2均值和協(xié)方差

4.2.3本征值和本征向量

4.2.4數(shù)據(jù)集的PCA分析和重構

4.3基于距離的重構數(shù)據(jù)誤差分析

4.3.1PCA降維

4.3.2溢界丟棄PCA方法和病變圖像降維

4.4實驗結果與分析

4.4.1重構性能分析

4.4.2識別性能分析

4.5本章小結

第5章玻爾茲曼機圖像降維的病害識別

5.1限制玻爾茲曼機

5.1.1麥克斯韋玻爾茲曼分布

5.1.2玻爾茲曼機機器學習模型

5.1.3玻爾茲曼機模型的能量函數(shù)

5.2理想玻爾茲曼機學習和自動編碼

5.2.1模型節(jié)點激活的條件概率

5.2.2樣本的概率分布

5.2.3理想梯度上升的玻爾茲曼機學習

5.2.4RBM自動編碼網(wǎng)絡

5.3玻爾茲曼機對比散度學習和隨機反饋學習

5.3.1樸素對比發(fā)散方法學習方法

5.3.2基于反饋的隨機對比散度方法

5.4模型評價和實驗分析

5.4.1基于分批的學習和機器模型評價

5.4.2玻爾茲曼機的病變圖像降維實驗及分析

5.4.3基于識別性能分析

5.5本章小結

第6章基于深度卷積網(wǎng)絡的病變圖像識別

6.1卷積神經網(wǎng)絡

6.1.1網(wǎng)絡結構和參數(shù)

6.1.2網(wǎng)絡功能流程

6.1.3網(wǎng)絡BP梯度偏差傳遞算法

6.2彈性動量學習

6.2.1算子學習和參數(shù)學習

6.2.2彈性動量的權值更新方法

6.3識別網(wǎng)絡的實現(xiàn)

6.3.1全局參數(shù)

6.3.2卷積層參數(shù)

6.3.3采樣層參數(shù)

6.3.4網(wǎng)絡的初始化

6.3.5網(wǎng)絡輸入的前饋

6.3.6網(wǎng)絡誤差的后傳

6.3.7網(wǎng)絡的梯度下降和動量學習

6.4基準數(shù)據(jù)上的實驗分析及討論

6.4.1MNISTZipDigit字符數(shù)據(jù)實驗及結果

6.4.2基于ORLFace數(shù)據(jù)集的人臉識別

6.5病害圖像識別實驗

6.5.1混淆矩陣和召回率

6.5.2識別性能對比

6.5.3不同網(wǎng)絡的性能收斂

6.5.4不同數(shù)據(jù)集合的識別精度收斂

6.5.5不同動量方法的誤差函數(shù)收斂性

6.6本章小結

第7章農業(yè)智能應用系統(tǒng)平臺的系統(tǒng)設計

7.1應用系統(tǒng)平臺的研發(fā)背景

7.1.1目標系統(tǒng)描述及要求

7.1.2農業(yè)智能應用系統(tǒng)的初步系統(tǒng)分析

7.2農業(yè)智能應用系統(tǒng)業(yè)務用例建模

7.2.1用戶角色

7.2.2業(yè)務對象實體

7.2.3業(yè)務用例角色

7.2.4農業(yè)智能應用系統(tǒng)平臺的體系結構

7.3系統(tǒng)平臺的組件構成模型

7.3.1農業(yè)智能應用系統(tǒng)平臺

7.3.2農業(yè)智能應用系統(tǒng)開發(fā)平臺

7.3.3農業(yè)智能應用系統(tǒng)運行平臺

7.3.4農業(yè)智能應用系統(tǒng)

7.4農業(yè)智能應用系統(tǒng)平臺的系統(tǒng)設計

7.4.1功能單元及邏輯分塊

7.4.2子系統(tǒng)和功能單元

7.4.3文件目錄結構設計

7.4.4開發(fā)平臺系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

7.4.5安全機制設計

7.5本章小結

第8章農業(yè)領域的知識表示與知識管理

8.1知識和專家系統(tǒng)

8.1.1專家系統(tǒng)基本結構

8.1.2知識表示技術

8.1.3推理策略

8.1.4知識獲取

8.2農業(yè)領域的知識表示

8.2.1農業(yè)知識規(guī)則模式

8.2.2領域知識表示模式

8.2.3農業(yè)領域知識庫的數(shù)據(jù)庫設計

8.3農業(yè)領域知識管理平臺的功能需求分析

8.3.1知識庫管理的基本功能

8.3.2知識管理

8.3.3提問式推理

8.4農業(yè)知識管理平臺的設計與實現(xiàn)

8.4.1類和包設計與實現(xiàn)

8.4.2界面設計與實現(xiàn)

8.4.3第三方組件的應用

8.5本章小結

第9章農情數(shù)據(jù)庫

9.1概述

9.1.1農業(yè)基礎數(shù)據(jù)

9.1.2農業(yè)智能應用系統(tǒng)與農情數(shù)據(jù)庫

9.1.3農情數(shù)據(jù)庫管理的基本問題

9.2農情數(shù)據(jù)庫管理平臺的設計

9.2.1農情數(shù)據(jù)庫管理

9.2.2農情庫表結構管理

9.2.3農情數(shù)據(jù)管理

9.2.4農情數(shù)據(jù)查詢

9.2.5配置到應用系統(tǒng)

9.3本章小結

第10章農業(yè)電子圖書

10.1電子圖書概述

10.1.1廣受歡迎的電子圖書

10.1.2農業(yè)電子圖書與農業(yè)智能應用系統(tǒng)

10.1.3農業(yè)智能應用系統(tǒng)平臺中的農業(yè)電子

圖書平臺

10.2農業(yè)電子圖書平臺的設計與實現(xiàn)

10.2.1農業(yè)電子圖書制作

10.2.2農業(yè)電子圖書管理

10.2.3農業(yè)電子圖書配置到農業(yè)智能應用系統(tǒng)

10.3本章小結

第11章農業(yè)智能應用系統(tǒng)管理及平臺的系統(tǒng)管理

11.1農業(yè)智能應用系統(tǒng)管理

11.1.1生成農業(yè)智能應用系統(tǒng)

11.1.2農業(yè)智能應用系統(tǒng)運行平臺

11.1.3發(fā)行應用系統(tǒng)

11.1.4軟件注冊序列號管理

11.2平臺的系統(tǒng)管理

11.2.1系統(tǒng)日志管理

11.2.2系統(tǒng)資源管理

11.2.3界面主題管理

11.2.4用戶角色管理

11.3本章小結

附錄A結論和展望

附錄B致謝

參考文獻