改进棉花根系图像分割方法

棉花是锦葵科棉属植物，棉花生产的纤维是我国各类衣服、家具布和工业用布的材料，目前我国的棉花产量也非常高，主要以新疆地区为主。根系是植物组成的重要部分，其生长发育至关重要。

根系图像分割是根系表型分析的重要方法，受限于图像质量、复杂土壤环境、低效传统方法，根系图像分割存在一定挑战。河北农业大学机电工程学院、河北省教育考试院、河北农业大学农学院组成王楠科研团队，为提高根系图像分割的准确性和鲁棒性，该研究以UNet模型为基础，提出了一种多尺度特征提取根系分割算法，并结合数据增强和迁移学习进一步提高改进UNet模型的泛化性和通用性。

该算法首先获取棉花根系单一数据集和开源多作物混合数据集，基于单一数据集的消融试验测试多尺度特征提取模块的有效性，与UNet、PSPNet、SegNet、DeeplabV3Plus算法对比验证其优势。基于混合数据集验证改进算法在迁移学习的优势。

UNet+Conv_2+Add相比其他算法，mIoU、mRecall和根系F1调和平均值分别为81.62%、86.90%和78.39%。UNet+Conv_2+Add算法的迁移学习相比于普通训练在根系的交并比值提升1.25%，根系的Recall值提升1.79%，F1调和平均数提升0.92%，且模型的整体收敛速度快。

该研究采用的多尺度特征提取策略能准确、高效地分割根系，为作物根系表型研究提供重要的研究基础。

棉花高产增收要点：

选择合适的品种。高产棉花品种是实现高产增收的关键。目前市场上有许多不同的棉花品种，这些品种的生长周期、适应环境、抗病性等方面都有所不同。因此，在选择种子时要根据当地的气候和土壤条件，选择适合自己的品种，尽量选择高产、抗病、抗旱的优良品种。

科学施肥。棉花对于肥料的需求非常大，而且肥料的种类和用量也要根据不同的品种和生长期进行变化。在施肥过程中，应该根据土壤的肥力情况和作物的需要，选择合适的肥料种类和用量。同时，还要注意把握好施肥的时间，避免在生长旺季过度施肥，从而影响棉花的品质和产量。

合理管理病虫害。棉花生长过程中容易受到各种病虫害的侵袭，这些病虫害会严重影响棉花的产量和品质。因此，在种植棉花时，要采取科学、有效的病虫害防治措施，及时发现和防治病虫害，避免病虫害的扩散和蔓延。

科学浇水。棉花生长需要适宜的水分，但过多或过少的水都会影响棉花的产量和品质。在浇水时要根据土壤的含水量和天气情况进行科学浇水，避免浪费水资源和过度浇水造成的病害。

审核编辑 黄宇