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。

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。