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第 37 卷 第 16 期 农 业 工 程 学 报 Vol.37 No.16 2021 年 8 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2021 39 基于无人机影像自动检测冠层果的油茶快速估产方法 严恩萍，棘 玉，尹显明，莫登奎※ （1. 中南林业科技大学林业遥感大数据与生态安全湖南省重点实验室，长沙 410004 ；2. 中南林业科技大学南方森林资源经营与监 测国家林业与草原局重点实验室，长沙 410004 ；3. 中南林业科技大学林学院，长沙 410004 ） 摘 要：快速准确的产量估算对油茶经营管理和可持续发展具有重要意义。该研究针对油茶快速估产的应用现状，提出一 种基于无人机影像自动检测冠层果的方法用于油茶快速估产。首先借助无人机航拍影像，通过随机抽样选取 120 株油茶树 进行无人机近景摄影和人工采摘称量；然后利用 Mask RCNN(Mask Region Convolutional Neural Networks) 网络开展基 于近景影像的油茶冠层果自动检测与计数；采用线性回归和 K 最邻近建立冠层果数与单株果数之间的关系，同时结合研究 区典型样木株数和平均单果质量，构建基于冠层果自动检测的估产模型。结果表明：1）无人机超低空近景影像结合 Mask RCNN 网络能够有效检测不同光照条件油茶果，平均F1 值达 89.91%；2 ）同传统卫星遥感相比，基于无人机近景摄影的冠 层果自动检测在作物产量估测方面显示出明显优势，Mask RCNN 网络预测的冠层果数与油茶样木单株果数之间具有良好的 一致性，拟合决定系数 R2 达 0.871；3 ）结合线性回归和 K 最邻近构建的模型估产精度均较高，拟合决定系数 R2 和标准均 方根误差 NRMSE （Normalized Root Mean Square Error ）分别在0.892～0.913 和 28.01%～31.00%之间，表明基于无人机影像 自动检测冠层果的油茶快速估产是一种切实可行的方法。研究结果可为油茶快速估产和智能监测提供参考。 关键词：无人机；自动检测；油茶；快速估产；冠层果 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.006 中图分类号：S127；S757.2 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2021)-16-0039-08 严恩萍，棘玉，尹显明，等. 基于无人机影像自动检测冠层果的油茶快速估产方法[J]. 农业工程学报，2021，37(16)： 39-46. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.006 Yan Enping, Ji Yu, Yin Xianming, et al. Rapid estimation of camellia oleifera yield based on automatic detection of canopy fruits using UAV images[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(16): 39-46. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.006 准确识别带来挑战。 0 引 言  随着计算机技术的进步，深度学习理论广泛用于基 油茶是中国南方特有的木本油料树种，含有丰富的 于果实数量监测的作物估产。例如为提高