番茄潜叶蛾是我国的一种重要外来入侵物种,其原产于南美洲,被称为番茄上的“埃博拉病毒”,自2017年左右在我国被报道后,已快速扩散到云南、新疆、贵州、内蒙古、山西等地,不仅危害露地番茄,也给设施温室的番茄生产带来极大危害。该害虫喜食番茄、马铃薯等茄科作物,具有危害大、扩散快、难识别等特点。其幼虫主要潜入叶片、顶梢、腋芽、嫩茎以及果实内取食为害,发生严重时可造成80%以上的产量损失,是最具毁灭性的入侵害虫之一,于2023年被增补纳入我国《一类农作物病虫害名录》。
对番茄潜叶蛾的识别和计数效果图。(上图为拍摄的粘虫板图像,下图是对图像中番茄潜叶蛾自动红框标记和计数)
目前,以性诱剂为核心的监测技术是对番茄潜叶蛾进行种群监测的有效手段,由于田间番茄潜叶蛾种群密度大,粘虫板上常在短时间内捕获大量害虫个体,并且其中不乏其他害虫,给人工快速、准确识别和统计粘虫板上该害虫的数量带来了极大的挑战。近日,由浙江大学、玉溪市农业农村局、峨山县农业农村局联合研发了《番茄潜叶蛾识别系统1.0》,是一款公益软件,用于广大农户对该害虫进行精准、高效监测。
该系统的算法核心基于图像深度学习技术,通过对多种图像识别算法进行创新改进和综合集成,实现了从粘虫板图像数据预处理到目标检测的一体化、高速、高精度的识别流程。在数据处理层面,该系统开发了一种改进的生成扩散模型,用于对低分辨率图像进行超分辨率重建,有效补全了稀疏像素目标的特征信息。针对粘虫板上番茄潜叶蛾的目标检测,该系统对算法中的注意力机制进行了优化,增强了其在大尺寸图像中对微小虫体的检测精度。
在番茄生产上,农户和技术人员可以用手机或相机对带虫粘虫板进行拍摄,然后进入《番茄潜叶蛾识别系统1.0》并上传粘虫板照片,该系统即可对其上番茄潜叶蛾的虫体进行快速识别、标记和计数。经过测试,在使用番茄潜叶蛾性诱剂技术诱集害虫的理想条件下,识别准确率和计数准确率均在95%以上。相较于耗时耗力的人工害虫识别和计数,该系统能有效提升对番茄潜叶蛾种群监测的效率,帮助农户和技术人员快速、准确、实时地了解该害虫的发生动态,促进对该害虫的精准绿色防控。