《羊肚菌病害人工智能識(shí)別與綠色防控技術(shù)規(guī)程》

《羊肚菌病害人工智能識(shí)別與綠色防控技術(shù)規(guī)程》編制說(shuō)明（征求意見(jiàn)）一、項(xiàng)目來(lái)源團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)劃》的文件精神，本標(biāo)準(zhǔn)由貴州大學(xué)提出，貴州大二、項(xiàng)目背景及目的意義近年來(lái)，羊肚菌這一綠色農(nóng)業(yè)倍受?chē)?guó)家和地方政府的重視和支持，其作為貴州、廣西重點(diǎn)發(fā)展的特色珍稀食用菌品種之一，已被列入貴州省食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。推進(jìn)羊肚菌產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，有助于為鄉(xiāng)村振興、當(dāng)?shù)卮迕裰赂辉鍪仗峁┚G色動(dòng)力，并促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)羊肚菌是羊肚菌屬各物種真菌統(tǒng)稱(chēng)，因表面呈不規(guī)則凹陷且多褶皺疲勞、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、降血脂和保肝、護(hù)肝等功效。其菌絲羊肚菌喜冷涼，發(fā)生期易受年度氣候影響，與發(fā)生區(qū)氣溫、降雨量和時(shí)間密切相關(guān)。子實(shí)體生長(zhǎng)發(fā)育階段，微弱的散射光即可滿(mǎn)足羊肚菌生長(zhǎng)的需要，保證氧氣新鮮充足是其生長(zhǎng)發(fā)育必要條件。羊肚菌作為世環(huán)境與大跨度地理環(huán)境優(yōu)勢(shì)，是最早培育和利用食用菌的國(guó)家之一。羊型而獨(dú)特的喀斯特山地環(huán)境更適宜羊肚菌栽培與種植。貴州食用菌主要羊肚菌病害會(huì)造成產(chǎn)量嚴(yán)重下降。每年全國(guó)有2常見(jiàn)的病害就是菌柄腐爛病和霉菌性枯萎病，其中羊肚菌白腐病發(fā)生在子實(shí)體整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期乃至儲(chǔ)藏期，感染部位長(zhǎng)白色菌絲。隨我國(guó)羊肚菌種植面積的不斷增加，羊肚菌栽培中發(fā)生的病害種類(lèi)和數(shù)量也在日益增加，栽培技術(shù)不再是限制其產(chǎn)量提高的主要因素，如何有效識(shí)別和對(duì)病人工智能（ArtificialIntelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI）作為一項(xiàng)前沿的應(yīng)用正在逐漸發(fā)展壯大，并為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了一系列的創(chuàng)新。其中，針對(duì)羊肚菌病害的識(shí)別和治理問(wèn)題，人工智能技術(shù)正發(fā)揮著越來(lái)越重要的耗時(shí)耗力且容易受到主觀因素的影響。而利用人工智能技術(shù)對(duì)羊肚菌病害進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，則成為了解決這一問(wèn)題的新途徑。基于人工智能的羊肚菌病害識(shí)別憑借其高效準(zhǔn)確的特點(diǎn)，正逐漸引起農(nóng)業(yè)科研人員和生產(chǎn)者的廣泛關(guān)注。人工智能技術(shù)結(jié)合圖像識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)手段，能夠自動(dòng)識(shí)別出羊肚菌植株受到的病害類(lèi)型，并且能夠?qū)Σ煌?lèi)型的病害進(jìn)行分類(lèi)和評(píng)估。通過(guò)在大量病害圖像樣本上的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，人工智能系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地識(shí)別和定位病害癥狀，提供及羊肚菌的病害開(kāi)始出現(xiàn)并影響羊肚菌的產(chǎn)量和質(zhì)量，喀斯特山地環(huán)境中對(duì)病害在羊肚菌上的發(fā)生情況相關(guān)調(diào)查和防控研究較少。通過(guò)制定團(tuán)體代表性病原菌的分類(lèi)地位，通過(guò)人工智能系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別和定位及時(shí)提供病害情況，并為羊肚菌生產(chǎn)中病害的綠色防治提供理論依據(jù)。用科技力量推動(dòng)羊肚菌特色食用菌產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，推進(jìn)三、標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程，包括標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目工作組的建立和開(kāi)展的相關(guān)工作。由貴州大學(xué)研究和起草了《羊肚菌病害人工智能識(shí)立項(xiàng)后，本單位迅速落實(shí)人員組成了《羊肚菌病害人工智能識(shí)別與綠色防控技術(shù)規(guī)程》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)起草小組，起草小組根據(jù)近年來(lái)相關(guān)的我國(guó)羊肚菌產(chǎn)業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的變化和修訂情況，結(jié)合本單位對(duì)羊肚菌病害等相關(guān)研究成果以及羊肚菌產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)情況，進(jìn)一步修訂和完善了《羊肚菌病害人工智能識(shí)別與綠色防控技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)內(nèi)容，形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意四、標(biāo)準(zhǔn)主要章節(jié)內(nèi)容及確定依據(jù)（修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)說(shuō)明種植基地采集了大量羊肚菌病害圖像。其中包含羊肚菌的多種病害，其試集。其中，訓(xùn)練集用于模型的訓(xùn)練，驗(yàn)證集用于模型的參數(shù)調(diào)優(yōu)，測(cè)試集用于測(cè)試模型的最終性能。此外，在模型訓(xùn)練之前，需要將病害圖協(xié)調(diào)注意力模塊構(gòu)成?；旌铣叨葰埐钅K由殘差模塊改進(jìn)而來(lái)，既可以挖掘羊肚菌病害中更關(guān)鍵的病害特征，同時(shí)也能減少因網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)深度過(guò)深導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)退化問(wèn)題。協(xié)調(diào)注意力模塊沿著空間的兩個(gè)方向進(jìn)行特征首先，在送入網(wǎng)絡(luò)之前將圖像的尺寸裁剪為224×224，同時(shí)進(jìn)行歸一化處理以適應(yīng)模型的輸入。然后，通過(guò)分層混合尺度殘差模塊進(jìn)行關(guān)采用全局平均池化將特征進(jìn)行整合。最后，將得到的高維病害特征送入模塊的捷徑分支引入分層混合尺度單元，從而既能凸顯羊肚菌病害的關(guān)分層混合尺度單元模塊的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。它由分組迭代和通為G組{gj1。然后，再采用卷積將第一組{gj}分為三組一對(duì)于通道調(diào)制的部分，特征集[{g21]通過(guò)一系列的非線性變換后，會(huì)得到特征調(diào)制向量C。然后，這個(gè)特征向量C在對(duì)特征集[{g3{g,注意力機(jī)制可以抑制復(fù)雜背景信息，凸顯羊肚菌病害特征，從而提高識(shí)別精度。坐標(biāo)注意力模塊沿著兩個(gè)空間方向分別聚合特征，沿一個(gè)空間方向捕捉遠(yuǎn)程病害特征信息之間的依賴(lài)性，沿另一個(gè)空間方向保留病害特征信息精確的位置信息，兩個(gè)空間方向得到的特征圖相輔相成，以減少田間復(fù)雜背景對(duì)羊肚菌病害特征提取帶來(lái)的影響。坐標(biāo)注意力模F1-score=2TP式中，TP(TurePositive)表示真正例,即實(shí)際中為正樣本且被正確地分為了正樣本。TN(TureNegative)表示真反例，即實(shí)際中為負(fù)樣本且被正被錯(cuò)誤地分為了正樣本。FN(FalseNegative)表示假反例，即實(shí)際中為正模型的參數(shù)數(shù)量比它們少了幾十到幾百倍。與輕量級(jí)網(wǎng)絡(luò)GoogLeNet、比，MENet模型不僅準(zhǔn)確率有大幅提升F1分?jǐn)?shù)也得到了顯著增高。盡模型在羊肚菌病害識(shí)別任務(wù)中的綜合性能較好，可以為人工智能技術(shù)在貴州和廣西境內(nèi)的喀斯特山地環(huán)境尤為明顯。對(duì)貴州省內(nèi)的犁倭鎮(zhèn)柿花園村、藍(lán)田鎮(zhèn)鳳鳴村、麥坪鄉(xiāng)汪莊村和廣西壯族自治區(qū)內(nèi)的永歲鎮(zhèn)樂(lè)家灣村、羅富鎮(zhèn)灣村和大河鄉(xiāng)中村共6個(gè)羊肚菌種植基地進(jìn)取感病羊肚菌子實(shí)體樣品進(jìn)行病原菌分離操作。用滅菌消毒后的接有一種真菌Clonostachysrosea（粉紅螺旋旋聚孢霉屬。貴州省和廣西壯族自治區(qū)內(nèi)引發(fā)羊肚菌子實(shí)體發(fā)生白腐病依據(jù)科赫氏法則對(duì)貴州、廣西兩地分離得到的病原菌菌株進(jìn)行致病性測(cè)定。將分離得到的該菌株培養(yǎng)7天，用消毒后的5mm打孔器沿培養(yǎng)皿外緣取菌餅，分別接種到經(jīng)表面消毒的健康羊肚菌子實(shí)體上，觀察序，所得序列在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中比對(duì)后與所接真菌一致，則確定引起喀斯特山地環(huán)境中羊肚菌子實(shí)體發(fā)生白腐病的主要病原菌為粉紅螺旋聚孢pH5+6+7+8+9+以察式培養(yǎng)基作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，選取果糖、麥芽糖、乳糖、淀粉、山梨醇、羧甲基纖維素鈉作為唯一碳源，選取尿素、牛肉膏、蛋白胨、精氨酸、酵母粉、氯化鈉銨作為唯一氮源，配制不同培養(yǎng)基，滅菌后倒交叉測(cè)菌絲生長(zhǎng)直徑，計(jì)算菌絲生長(zhǎng)速率。粉紅螺旋聚孢霉菌株在上述+++++++++++++以察式培養(yǎng)基作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，選取尿素、牛肉膏、蛋白胨、精氨酸、酵母粉、氯化鈉銨作為唯一氮源，配制不同培養(yǎng)基，滅菌后倒入培測(cè)菌絲生長(zhǎng)直徑，計(jì)算菌絲生長(zhǎng)速率。粉紅螺旋聚孢霉菌株在上述不同++++++++++++采用菌絲生長(zhǎng)速率法測(cè)定不同殺菌劑對(duì)病原菌和羊肚菌的抑制活性抑制效果弱的藥劑是50%咪鮮胺錳鹽可濕性粉劑。因此在五、國(guó)內(nèi)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)制修訂情況及與法律法規(guī)、強(qiáng)