JIA | 中国农业科学院深圳农业基因组研究所万方浩、钱万强团队基于无人机和深度学习的外来入侵植物薇甘菊在线识别技术方面最新进展

世界上最具危害的100种入侵生物之一薇甘菊(Mikania micrantha) 被称为“植物杀手”，生长速度极快(mile-a-minute)，通过攀缘缠绕并覆盖植物, 阻碍附主光合作用，继而导致其死亡，而被列为国家重点防控的入侵生物。薇甘菊自上世纪80年代初传入我国深圳，迅速扩散至广东、广西、海南和云南等地，严重破坏农林生物多样性，威胁农林业生产。中国农业科学院深圳农业基因组研究所万方浩、钱万强及其团队自2017年开始从事入侵生物智能识别、检测与监测工作，完成了基于无人机和深度学习的入侵植物薇甘菊在线识别与野外无人机智能监测技术平台。研究成果以题为 “MmNet: Identifying Mikania micrantha Kunth in the wild via a deep Convolutional Neural Network”发表在Journal of Integrative Agriculture (2020年第5期)，为薇甘菊的在线监测提供了新方法。

由于薇甘菊属于攀爬植物，与附主植物可见光下视觉辨识度低，分布无规律，野外环境复杂多变，一般检测方法很难实现对薇甘菊在线精准识别。通过无人机采集野外薇甘菊的高清彩色图像，构建基于深度学习的卷积神经网络模型MmNet对薇甘菊目标进行识别。经训练、验证和测试，MmNet对薇甘菊的识别准确率高，且能较好适应野外环境中光照不均匀和地形变化导致的目标尺度不一致的情况。

A is the UAV for image acquisition.

B is the raw image of M. micrantha from the UAV.

C is a partial sample set of phorophyte.

D is partial sample set of M. micrantha. 

针对薇甘菊在线识别研究的第一署名单位为中国农业科学院深圳农业基因组研究所，通讯作者为钱万强研究员和万方浩研究员，中国农业科学院深圳农业基因组研究所的乔曦博士后为第一作者。此外，广西大学的李岩舟副教授、西北农林科技大学的张硕博士和广州地理研究所的孙中宇副研究员也参与了该研究。项目得到了国家自然科学基金青年科学基金项目(31801804)、农业部华南作物有害生物综合治理重点实验室开放基金(SCIPM2018-05)和南宁市重点研究计划项目(20192065)等基金的共同资助。

此外，研究团队基于MmNet模型，发展出了多种入侵植物智能实时监测与可视化技术平台(IAPsNet)。目前，该平台能同时智能监测入侵植物40多种 (如薇甘菊、凤眼莲、藿香蓟、白花鬼针草等)，总体监测准确度超过93% (如下图所示)。该平台正在升级改造中，争取同时智能识别监测入侵植物200种以上。这是IAS1000计划实施以来的另一个重要成果，将于近期发表。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311919628297

Cite the article:

QIAO Xi, LI Yan-zhou, SU Guang-yuan, TIAN Hong-kun, ZHANG Shuo, SUN Zhong-yu, YANG Long, WAN Fang-hao, QIAN Wan-qiang. 2020. MmNet: Identifying Mikania micrantha Kunth in the wild via a deep Convolutional Neural Network. Journal of Integrative Agriculture, 19(5): 1292-1300.

团队简介

中国农业科学院深圳农业基因组研究所万方浩、钱万强团队及IAS1000部分合作成员

(一排右起第8：万方浩，一排左起第8：钱万强)

团队首席：

万方浩，中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员，博士生导师，长期从事生物入侵与生物防治研究，创建了我国生物安全领域新型学——入侵生物学，出版了《生物入侵；理论、技术与方法、管理、图谱、科普、教材》等系列著作。先后主持国家“973”计划项目、国家自然科学基金重点项目等20余项；获国家和省部级成果奖20项 (其中国家科技进步二等奖2项)；发表论文600余篇(在Nature Communications、New Phytologist、Annual Review of Entomology、Biological Invasions等国际杂志上发表SCI论文近150篇)，主编出版专著20部，授权专利40余项，软件著作权10余项。钱万强，中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员，中国植保学会生物入侵分会副主任委员，深圳市国家级高层次领军人才，主要研究方向为植物保护、入侵生物学。在Nature Communications、GigaScience、Plant Physiology、Frontiers in Bioscience等杂志上发表论文30余篇，主译、编著《细胞的分子生物学》《入侵生物学》等著作，参与出版多部专著。主持和承担国家重点研发计划、973计划、国家自然科学基金10余项。 

Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》，JIA) 是中国农业科学院与中国农学会联合主办、农业信息研究所承办的英文学术期刊。创刊于2002年，主编为中国农业科学院副院长万建民院士。2018年SCI影响因子1.337，位于科睿唯安JCR农业综合学科Q2区(18/56)。目前为月刊，全年12期，同时在Elsevier-ScienceDirect (SD)平台全刊OA出版。专注刊登作物学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、资源环境、食品科学、农业经济与管理等国际农业科学前沿热点领域的综述、研究论文、简报以及评述等。欢迎投稿：http://www.chinaagrisci.com欢迎免费下载：

http://www.sciencedirect.com/science/journal/20953119

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