（轉）李震：智慧農業在果園蟲害監測中的應用探索

柑橘果園主要蟲害介紹

橘小實蠅智能精準測報技術與裝備

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HSV空間濾值‍

柑橘木虱智能精準測報技術與裝備

方法：

優點：

前景與展望

柑橘果園病蟲害發生情況日益嚴重，目前普遍缺乏有效的測報手段；

果農為確保產量，不斷提升化肥農藥施用量，導致環境污染日益嚴重；

現有的果園蟲害智能化在線高效測報技術均處于研發階段，尚未大范圍推廣應用；‍

需要科研、管理、推廣部門和果農協作，促進技術成果的轉化應用。‍

李震教授“智慧農業在果園蟲害監測中的應用探索”直播

——觀眾提問集中回答

李教授，目前果園除了殺蟲燈等設備，還有哪些裝備適用于果園？一般果園科學防治需要投入多少？

這個問題感覺還是比較專業，實際上除了殺蟲燈用的比較多?，F在農業從智慧農業這個角度來講，還有一些吸入式的蟲害捕捉器，現在已經有小范圍的應用了；還有放一些誘惑劑的，如荷爾蒙、光等，利用蟲子的趨光性等特性。

當蟲子過來之后，下面有一個風扇在轉，產生一個吸力，將飛蟲吸進去之后，在里面進行識別。如果是益蟲，打開旁邊的翻蓋，將其排出，幫助果園生產；如果是害蟲，下面再有一個機構，將害蟲吸入，里面進行電擊殺，或者直接關住，一段時間它自己死掉了。這個也有一些小范圍的應用。

請問李教授，現在柑橘還有哪些主要病害？怎么防治？黃龍病怎么辦？

柑橘的病蟲害其實是很多的，剛剛主要介紹了兩個，橘小實蠅和柑橘木虱。柑橘木虱是導致柑橘黃龍病的主要傳播媒介，除了這些以外，還有潛葉蛾、紅蜘蛛等。昨天去果園調研的時候，果農提出了如何更有效防治紅蜘蛛的需求。

關于黃龍病，華農很多專家都提出了可防可控，但是目前還不可治。希望果農統防統治，及時噴灑相關農藥。當然也希望大家考慮我們的系統，給大家噴灑農藥過程中提供一些依據，不是盲目地噴了。以前是比較盲目，按照時間間隔噴灑農藥，帶來了環境污染等問題。這套系統我們也需要完善一些，如果能夠推廣應用，果農就能了解，我這個果園已經發生木虱了，就開始噴藥，由按時噴藥變成按需噴藥，這就是防控的一個新手段。

當然也有很多專家在防控黃龍病上提出了很多好的方法，也建議大家和其他專家多聯系交流。

李教授，今天您主要是以柑橘果園為案例的，如果推廣應用到其他的作物果園。是否會有一些通用型的設備或者技術是會適用的呢？

我第一個講的是橘小實蠅的監測裝備，雖然它名字里有一個橘，但是其危害范圍是很廣的，250個科，除了柑橘外，還有楊桃、草莓、西瓜、黃瓜、玫瑰花等。

這套系統我們研究的時候是布置在柑橘園，實際上這么多作物都可以部署這套系統。我們的系統本身具有一定的擴展性的。

第二個從技術來說，像人工智能也有在不同作物方面的應用。你要根據害蟲的特性，因為很多AI的應用在于如何找到合適的傳感器，是聲學的、光學的還是視覺的。找到之后，根據特定害蟲的遷飛、趨向、趨光的特性，嘗試捕捉之后再分析它，代替人去了解情況。這是現階段可探索的形勢。

李教授，我了解到其實廣東四會其實之前是砂糖橘之鄉，現在很多砂糖橘都已經是在廣西去種植生產，難到是說那邊的條件更合適還是有其他原因呢？

這也是做柑橘的人一直在思考的問題，實際上需要從土壤、氣候條件來說，四會這邊的基本條件肯定是適合沙糖橘的。產業受到打擊的一個主要原因就是柑橘黃龍病，對四會砂糖橘的影響還是比較嚴重的，現在也是逐漸恢復。

因為很多搞栽培管理、信息化的專家們都在齊心協力，希望讓廣東整體的柑橘產業，包括砂糖橘，能夠恢復起來。包括省里對這方面也有一些投入。換句話說大家要有信心，黃龍病是可防可控的，可能暫時治還沒有很好的方法。如果恢復種植柑橘類的水果應該還是很有希望的。因為廣西有一些做法，保證了黃龍病的發病沒有那么嚴重，我們廣東也可以借鑒一些比較好的方法，因為他們有些方法確實可以復制。

李教授，果樹蟲害智能識別技術如何在產業化中得到低成本應用？不同果樹的通用性如何評價？

這也是我們在不斷努力的方向，有些觀眾看了我剛才的介紹之后，大家的第一印象都覺得這兩項技術都會帶來成本的提升。

一方面我們都盡可能降低使用成本，特別現在配合5G（4G也可以），因為計算是使用邊緣計算，算力在田間，必然每個節點都要有一定的算力，因為節點是一個多點部署的東西，單價肯定會高。如果配合5G，把整個的邊緣計算都變成云計算，田間部分就不再負責計算部分的了，所有的算力都上升到云上，這樣可以降低在田間部署的節點的成本，這個降低還是很可觀的。這樣有利于推廣大范圍的部署。

第二個這是一個經濟性的問題，就是說我部署系統之后，如果帶來的經濟效益和收益比投入要高，這個系統就有部署的價值和意義，雖然價格不一定馬上下降很快，但是帶來的好處，比如化肥農藥減少了，或者黃龍病沒有那么嚴重了，這就是實實在在的好處，這些方面的收益，比系統付出的要多，投入產出比高。這就是推廣的原動力。

這需要兩方面思考問題與實行。

李教授您好，使用YOLO檢測蟲害在實際應用中也要在4cm～10cm的范圍內拍攝嗎？有沒有辦法實現較遠距離，對更大范圍進行監測？

剛才PPT最后也講到兩個方法，一個是基于商用平臺，就像上一位聽眾問的問題，商用平臺做的時候要從成本考慮，攝像頭的分辨率和自動調焦的能力會受限于成本，所以這方面商用平臺還是比較弱的。因為最開始我們還是和商業模式合作的，導致我們設計算法的時候，距離和監測范圍是受到了一定的影響，受制于參數。同時大家也可以看到柑橘木虱很小，和一個芝麻粒那么大，大家可以想象一下，如果要大范圍監測，就需要用很高清的攝像頭。這時候，一個攝像頭的成本就很高了。

我們設計這個系統的初衷，也考慮過將單個的成本降下來，在果園大范圍部署，比如一棵或幾棵樹就部署一個，可能每個攝像頭的分辨率都不是那么強；還是說我部署幾個比較高端的、分辨率比較好的攝像頭。最終，我們討論的結果是，因為木虱不是每棵樹都有，如果是一個廣角拍攝，有可能這一帶都沒有，這樣很可能漏檢；如果分布比較多，三五棵樹就布一個，成本就比較低，但范圍布置了，可能監測距離沒有那么遠，但是某棵樹一發生就知道。這樣從監測效果來說會更好一些。

這個問題，實際上是找平衡的問題，我們也一直在思考。

目前的病蟲害圖像數據很難采集，如果真的要實現更多種類病蟲害的自動監測，是不是還需要犧牲很多產量來制造病蟲害呢？

實際上這就是我剛才講的，包括自己的果園為了拍木虱的圖片也是做了一些犧牲。

像我們華南農業大學有一個好處，有專門研究病蟲害的團隊。拍木虱和橘小實蠅的時候也是和相關團隊合作，由他們提供相關的樣本。所以在實驗室階段，也不能說犧牲大量的產量，畢竟也是和人家合作。

當然在推廣應用中，我們希望系統布下去壓根兒就沒有東西拍，那是最理想的階段。也不一定說要犧牲很多東西。實際部署的時候肯定能拍到，因為我們去了很多果園發現，即使按照指導意見足量噴藥也有蟲害?？隙ㄕf可以監測到的，也不一定說為了讓系統有效果，果園就疏于管理，不是這個意思。該怎么管就怎么管，我們只是一個輔助手段，讓果農管的更好。

李教授，蟲害的圖像獲取，如何避免自然光照的影響？

這個問題就很專業了，因為剛才受時間的限制，就沒有講。捕蟲器的蓋子是由7個部件組成的，里面已經考慮到光的影響，我們把攝像頭布在了捕蟲器的內部以降低光的影響。同時在專利設計上設計了一個光窗，可以調整進光量。通過兩個板的重疊度調整進光量，目的就是實現白天的進光量適合拍攝。但是這需要人工根據不同場景進行調整，至少在這個時間段內進光量是適合拍攝的，以避免光的影響。早期我們也發現了這個問題，機器視覺受光的影響還是非常明顯的，后來做了改進，做了這個裝置。

請問要在自然場景下基于圖像自動監測病蟲害目前還有哪些難點？

要說難點還是比較多的。

第一個就是剛剛說的橘小實蠅的監測。從技術點來說，一些遷飛性的昆蟲都會飛入瓶子里。如果這個系統就是要監測橘小實蠅的話，這時候就需要配合比較復雜的算法和局限；

第二個就是成本考慮。畢竟圖像采集設備的成本現在還是比較高的，同時還有很多問題不太好解決。像我們正在嘗試解決的戶外的自動對焦，我們把橘小實蠅捕捉到瓶子里，這個對焦比較好解決；但是如果在開放式的空間中，我怎么做自動對焦、自動發現，這是需要解決的問題。一些階段性成果還不太方便和大家分享，因為還不成熟。

第三個是算法本身。處理的時間、準確度等方面也需要不斷完善。

李教授，蟲害的識別通過監測點設備識別技術較為成熟，目前是怎樣通過點監測實現面的監測預警，做到未雨綢繆？

因為多個點其實已經可以反映整個果園的情況了。按照防治要求，不是果園大面積發生了才做防治，很多時候我們要知道的信息就是是否發生。像橘小實蠅是遷飛性的，一旦果園的某個點或多個點都能夠檢測到橘小實蠅，說明整個果園肯定就有了，這個時候就要做防治了。

包括柑橘木虱也是，一棵樹或者幾棵樹都發現了，實際上能夠代表整個果園有防治的需求，不能存在僥幸心理“這個點有另外一些點沒有”。因為這是代表性的點。就好比國內如果出現一例新冠，整個國家都要重視，不能說“這個地方有，其他地方沒有”。不能存在僥幸心理。