用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法与流程

本发明涉及农业管理，且更为具体地，涉及一种用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法。

背景技术：

1、玉米作为全球重要的农作物之一，其产量和品质受到多种因素的影响，其中氮肥的施用是影响玉米生长和产量的重要因素之一。氮肥中的氮元素是构成植物体内多种生物化学物质的重要成分，如蛋白质、核酸、氨基酸等。这些生物化学物质的形成和合成都需要充足的氮元素才能顺利进行，因此，供应充足的氮肥可以使植株健壮生长，快速增长。

2、在玉米种植中使用氮肥可以提高产量和植株的生长速度，但是，氮肥过量会导致玉米植株徒长，茎秆细弱，容易倒伏，影响玉米的产量和品质，并且污染水源和土壤，对生态环境造成不良影响。

3、传统的氮肥施用往往依赖于人工经验，这种施肥方式缺乏科学依据，容易受到个人主观因素的影响，导致施肥不足或施肥过量。因此，期待一种优化的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法。本发明采用的技术方案如下：

2、一种用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其包括：

3、获取由摄像头采集的玉米生长发育状态图像；

4、提取所述玉米生长发育状态图像的多深度特征，以得到多深度玉米生长状态信息特征图；

5、基于所述多深度玉米生长状态信息特征图，确定土壤氮含量推荐值；

6、基于所述土壤氮含量推荐值和当前土壤氮含量之间的比较，确定是否需要施加氮肥。

7、在上述用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法中，提取所述玉米生长发育状态图像的多深度特征，以得到多深度玉米生长状态信息特征图，包括：提取所述玉米生长发育状态图像的生长状态浅层特征，以得到玉米生长状态浅层特征图；对所述玉米生长状态浅层特征图进行特征强化表达，以得到空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图；提取所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图的生长状态语义特征，以得到玉米生长状态语义特征图；融合所述玉米生长状态语义特征图和所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图，以得到所述多深度玉米生长状态信息特征图。

8、在上述用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法中，提取所述玉米生长发育状态图像的生长状态浅层特征，以得到玉米生长状态浅层特征图，包括：将所述玉米生长发育状态图像通过基于第一卷积神经网络模型的生长状态浅层特征提取器，以得到所述玉米生长状态浅层特征图。

9、在上述用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法中，所述基于第一卷积神经网络模型的生长状态浅层特征提取器包括输入层、卷积层、基于relu激活函数的激活层、池化层和全连接层。

10、在上述用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法中，对所述玉米生长状态浅层特征图进行特征强化表达，以得到空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图，包括：将所述玉米生长状态浅层特征图通过空间自注意力强化模块，以得到所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图。

11、在上述用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法中，将所述玉米生长状态浅层特征图通过空间自注意力强化模块，以得到所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图，包括：将所述玉米生长状态浅层特征图通过第一卷积层，以得到降维特征图；将所述降维特征图通过第二卷积层，以得到高效关联构造图；利用余弦相似性操作计算所述高效关联构造图的关系矩阵；利用softmax函数对所述关系矩阵进行归一化处理，以得到归一化后关系矩阵；利用逐元素相乘操作完成所述归一化后关系矩阵对所述降维特征图中任意两个特征值之间关系的建模，以得到关联特征图；对所述关联特征图进行反卷积操作，以得到反卷积后关联特征图；将所述反卷积后关联特征图与所述降维特征图进行逐元素相加，以得到初步结果特征图；对所述初步结果特征图进行通道扩充得到扩充后初步结果特征图后，将所述扩充后初步结果特征图和所述玉米生长状态浅层特征图残差连接，以得到所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图。

12、在上述用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法中，提取所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图的生长状态语义特征，以得到玉米生长状态语义特征图，包括：将所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图通过基于第二卷积神经网络模型的生长状态语义特征提取器，以得到所述玉米生长状态语义特征图。

13、在上述用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法中，融合所述玉米生长状态语义特征图和所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图，以得到所述多深度玉米生长状态信息特征图，包括：使用跨深度信息传递融合模块对所述玉米生长状态语义特征图和所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图进行处理，以得到所述多深度玉米生长状态信息特征图。

14、在上述用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法中，使用跨深度信息传递融合模块对所述玉米生长状态语义特征图和所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图进行处理，以得到所述多深度玉米生长状态信息特征图，包括：对所述玉米生长状态语义特征图进行上采样和卷积处理，以得到重构玉米生长状态语义特征图；计算所述重构玉米生长状态语义特征图和所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图之间的按位置差值，以得到差值特征图；将所述差值特征图进行基于sigmoid函数的非线性激活处理，以得到掩码特征图；将所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图与所述掩码特征图进行点乘，以得到融合特征图；对所述融合特征图进行基于注意力的pma池化操作，以得到所述多深度玉米生长状态信息特征图。

15、在上述用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法中，基于所述多深度玉米生长状态信息特征图，确定土壤氮含量推荐值，包括：对所述多深度玉米生长状态信息特征图进行优化，以得到优化后多深度玉米生长状态信息特征图；将所述优化后多深度玉米生长状态信息特征图通过基于解码器的土壤氮含量推荐值生成器，以得到所述土壤氮含量推荐值。

16、与现有技术相比，本发明提供的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，通过获取玉米生长发育状态图像并提取其多深度特征得到多深度玉米生长状态信息特征图后，基于多深度玉米生长状态信息特征图确定土壤氮含量推荐值，进而基于土壤氮含量推荐值和当前土壤氮含量之间的比较确定是否需要施加氮肥，提供了一种科学的氮肥施用方法，该方法可以基于土壤氮含量的推荐值适时适量地补充氮肥，以实现氮肥的合理施用，进而提高氮肥利用率。

技术特征：

1.一种用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，提取所述玉米生长发育状态图像的多深度特征，以得到多深度玉米生长状态信息特征图，包括：

3.根据权利要求2所述的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，提取所述玉米生长发育状态图像的生长状态浅层特征，以得到玉米生长状态浅层特征图，包括：

4.根据权利要求3所述的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，所述基于第一卷积神经网络模型的生长状态浅层特征提取器包括输入层、卷积层、基于relu激活函数的激活层、池化层和全连接层。

5.根据权利要求4所述的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，对所述玉米生长状态浅层特征图进行特征强化表达，以得到空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图，包括：

6.根据权利要求5所述的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，将所述玉米生长状态浅层特征图通过空间自注意力强化模块，以得到所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图，包括：

7.根据权利要求6所述的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，提取所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图的生长状态语义特征，以得到玉米生长状态语义特征图，包括：

8.根据权利要求7所述的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，融合所述玉米生长状态语义特征图和所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图，以得到所述多深度玉米生长状态信息特征图，包括：

9.根据权利要求8所述的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，使用跨深度信息传递融合模块对所述玉米生长状态语义特征图和所述空间维度强化表达玉米生长状态浅层特征图进行处理，以得到所述多深度玉米生长状态信息特征图，包括：

10.根据权利要求9所述的用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，其特征在于，基于所述多深度玉米生长状态信息特征图，确定土壤氮含量推荐值，包括：

技术总结
本发明提供了一种用于提高玉米种植中氮肥利用率的方法，涉及农业管理技术领域。包括：获取由摄像头采集的玉米生长发育状态图像；提取玉米生长发育状态图像的多深度特征，以得到多深度玉米生长状态信息特征图；基于多深度玉米生长状态信息特征图确定土壤氮含量推荐值；基于土壤氮含量推荐值和当前土壤氮含量之间的比较确定是否需要施加氮肥。本发明提供了一种科学的氮肥施用方法，该方法可以基于土壤氮含量的推荐值适时适量地补充氮肥，以实现氮肥的合理施用，进而提高氮肥利用率。

技术研发人员：余少波,杨景,余文斌,张磊,渠肄敏
受保护的技术使用者：山西余得水农牧有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27