检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2021年第21期37卷 1-8页

作者：梁亚杰杨丽丽徐媛媛陈智博冯雅蓉吴才聪中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

在现代化农业中,越来越多的龙头企业或农村合作社提供一系列的农业作业专业化服务,引入多台农机进行规模化作业,不仅提高了效率,而且可以实现抢种抢收,减少自然灾害的风险。目前,多台农机并行作业仍以预先计划的固定农机和静态的固定路... 详细信息

在现代化农业中,越来越多的龙头企业或农村合作社提供一系列的农业作业专业化服务,引入多台农机进行规模化作业,不仅提高了效率,而且可以实现抢种抢收,减少自然灾害的风险。目前,多台农机并行作业仍以预先计划的固定农机和静态的固定路线为主,但在实际耕种、收割等作业中,常会出现农机突发故障、农机临时增加、农机工作效率不一致等不确定场景,这些不确定性给多台农机集群控制带来巨大挑战。因此,研究不确定场景下多机动态路径规划方法具有十分重要的理论意义和实用价值。该研究以总作业时长为综合优化目标,综合各种不确定场景,针对轮式自动驾驶拖拉机,提出了改进的迭代贪婪(Improved Iterated Greedy,IIG)方法进行多机动态路径规划,解决以往传统方法在不确定情况发生后路径规划结果低效甚至失效的问题。试验表明,该方法在不确定场景下可及时、高效的动态调整路径规划方案,能够为不同数量、不同性能的农机迭代找到当前最优路径。与传统的并排作业方法相比,IIG优化的矩形农田作业路径总作业时间平均下降约35%,且随着农机性能差异越大,节省时间越多;与迭代贪婪(Iterated Greedy,IG)方法相比,IIG在一般播种作业中总掉头时间平均减少约17%。该方法在不确定场景下路径优化效果较好,且具有很好的鲁棒性及环境适应性,可为农田无人作业多机路径规划提供参考。

关键词：农业机械自动化无人驾驶多机协同作业动态路径规划

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半主动悬架山地拖拉机姿态控制系统设计与仿真

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农业机械学报 2022年第S02期53卷 338-348页

作者：刘国辉郝称意李民赞孙红中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 山西农业大学农业工程学院太谷030801 中国农业大学烟台研究院烟台264670 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为提高山地拖拉机在复杂农田环境中的作业平稳性,基于Matlab/Simulink仿真平台,搭建了半主动悬架拖拉机七自由度时域仿真模型,包括四轮路面激励模型、半主动悬架振动模型、半主动悬架拖拉机车体受力分析模型、车身姿态分析模型以及半主... 详细信息

为提高山地拖拉机在复杂农田环境中的作业平稳性,基于Matlab/Simulink仿真平台,搭建了半主动悬架拖拉机七自由度时域仿真模型,包括四轮路面激励模型、半主动悬架振动模型、半主动悬架拖拉机车体受力分析模型、车身姿态分析模型以及半主动悬架拖拉机时域仿真模型,以车身垂向位移、车身倾斜角和车身俯仰角作为拖拉机的姿态变化参数进行仿真试验。通过构建增量式比例积分微分(Proportion integration differentiation,PID)控制器和反向传播(Back propagation,BP)神经网络PID控制器仿真模型实现对半主动悬架拖拉机车身姿态的自动控制,并分别对两种控制器的控制性能进行测试与评价。利用车身垂直向加速度和车轮相对动载作为半主动悬架系统性能的评价指标,对两种控制方式下的半主动悬架性能进行了评价。仿真结果表明:基于传统增量式PID控制算法的半主动悬架拖拉机,其车身垂直位移均方根减少42.17%、侧倾角均方根减少36.76%、俯仰角均方根减少57.85%,其车身垂向加速度为0.0177 m/s^(2),4个车轮的动载荷均方根分别为0.0284、0.0346、0.0239、0.0304 N。基于BP神经网络PID控制算法的半主动悬架拖拉机,其车身垂直位移均方根减少74.54%、侧倾角均方根减少74.66%、俯仰角均方根减少75.03%,其车身垂向加速度为7.5758×10^(-5)m/s^(2),4个车轮的动载荷均方根值分别为0.0197、0.0235、0.0166、0.0198 N。相比增量式PID控制的半主动悬架拖拉机,基于BP神经网络PID控制的半主动悬架拖拉机,其车体平稳性得到了较好的提高。

关键词：山地拖拉机姿态调节半主动悬架 BP神经网络PID 控制仿真

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基于无人机可见光的新疆棉田田间尺度地物识别方法

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农业机械学报 2023年

作者：张楠楠张晓白铁成袁新涛马瑞李莉中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室塔里木大学信息工程学院塔里木绿洲农业教育部重点实验室(塔里木大学) 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室

针对无人机采集影像时不同地物最佳分辨率难以确定的问题，运用大疆M600Pro型无人机获取棉花蕾期可见光影像，结合地面调查采样数据，利用神经网络（Artificial neural networks，ANN）、支持向量机（Support vector machines，SVM）和... 详细信息

针对无人机采集影像时不同地物最佳分辨率难以确定的问题，运用大疆M600Pro型无人机获取棉花蕾期可见光影像，结合地面调查采样数据，利用神经网络（Artificial neural networks，ANN）、支持向量机（Support vector machines，SVM）和随机森林（Random forest，RF）3种监督分类算法进行田间地物识别。分析不同分辨率（1.00、2.50、5.00、7.50、10.00 cm）下对地物的识别精度，并结合算法运行时间，从分辨率、算法精度和运行时间上找到适合南疆田间尺度棉花田块地物识别的最佳分辨率和最优算法。试验结果表明：当空间分辨率为1.00 cm时，SVM对地物的识别精度最高，总体精度与Kappa系数分别为99.857%和0.997。随着空间分辨率的降低，总体精度和Kappa系数呈下降趋势。当分辨率为2.50 cm和5.00 cm时，采用RF算法时，运行时间最短，土地、棉花和滴灌带可获得较好的识别精度，总体精度与Kappa系数分别可达99.137%和0.983以上。当空间分辨率大于5.00 cm时，总体精度和Kappa系数下降，滴灌带的制图精度（Producer’s accuracy，PA）和用户精度（User’s accuracy，UA）下降最大。空间分辨率小于5.00 cm的图像能够很好地识别蕾期棉花地的典型地物，可为进行田间地物类型及其分布状况的识别提供指导。

关键词：棉田地物分类无人机可见光田间尺度空间分辨率随机森林

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基于机器视觉的水产养殖计数研究综述

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计算机应用 2023年第9期43卷 2970-2982页

作者：张涵钰李振波李蔚然杨普中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 农业农村部国家数字渔业创新中心北京100083 农业农村部智慧养殖技术重点实验室北京100083 农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

养殖计数是水产养殖过程中的重要环节,计数结果为水产动物的饲料投喂、养殖密度调整和经济效益估算等方面提供重要依据。针对传统人工计数方法耗时费力且易造成较大误差的问题,大量基于机器视觉的方法与应用被提出,极大地推动了水产品... 详细信息

养殖计数是水产养殖过程中的重要环节,计数结果为水产动物的饲料投喂、养殖密度调整和经济效益估算等方面提供重要依据。针对传统人工计数方法耗时费力且易造成较大误差的问题,大量基于机器视觉的方法与应用被提出,极大地推动了水产品无损计数的发展。为深入了解基于机器视觉的水产养殖计数研究,整理和分析了至今三十多年来国内外的相关文献。首先,从数据采集方面对水产养殖计数展开综述性介绍,并对机器视觉所需数据的获取方法进行概括;其次,从传统机器视觉和深度学习两方面对水产养殖计数方法进行分析与总结;然后,对各种计数方法在不同养殖环境的实际应用进行对比分析;最后,从数据、方法和应用三方面总结了水产养殖计数研究的发展难点,并提出了计数方法研究和装备应用的未来发展方向。

关键词：水产养殖人工计数无损计数机器视觉深度学习

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基于改进VGG-19卷积神经网络的冰鲜鲳鱼新鲜度评估方法

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农业工程学报 2021年第22期37卷 286-294页

作者：李振波李萌赵远洋郭若皓陈雅茹中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 农业农村部国家数字渔业创新中心北京100083

保障冰鲜水产品的质量安全是提升水产行业供求效益的关键环节之一。传统的水产品新鲜度检测方法存在破坏样本、操作复杂、检测效率低等问题,冷链储运的发展急需一种快速、准确的鱼肉新鲜度检测技术。该研究以冰鲜鲳鱼为研究对象,提出基... 详细信息

保障冰鲜水产品的质量安全是提升水产行业供求效益的关键环节之一。传统的水产品新鲜度检测方法存在破坏样本、操作复杂、检测效率低等问题,冷链储运的发展急需一种快速、准确的鱼肉新鲜度检测技术。该研究以冰鲜鲳鱼为研究对象,提出基于计算机视觉的鲳鱼新鲜度评估方法,为鱼肉冷链储运系统智能化发展提供技术支持。首先,建立冰鲜鲳鱼新鲜度等级图像数据集。其次,针对数据集规模小的问题,结合迁移学习方法训练卷积神经网络CNN(Convolutional Neural Network)提高模型的泛化能力,并选择试验效果较优的VGG-19(Visual Geometry Group 19)为分类算法主模型。最后,针对VGG-19分类网络结构复杂的问题,优化全连接层数量及结构,该优化模型的鲳鱼新鲜度识别准确率可达99.79%,与优化全连接层前相比准确率提升了1.05个百分点,全连接层参数量降低了97%,占空间降低了443.9 MB,时间效率、空间效率也均有提升。此外,为进一步说明模型对鲳鱼新鲜度等级的判定依据,该研究利用类激活映射方法对鲳鱼新鲜度分级结果进行可视化,试验表明鲳鱼腹部特征是对新鲜度分级最有效的信息,研究结果为构建基于深度卷积神经网络的鱼肉新鲜度分级模型提供参考。

关键词：计算机视觉卷积神经网络冰鲜鲳鱼新鲜度分类网络迁移学习类激活映射

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基于热红外视频的奶牛跛行运动特征提取与检测

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农业工程学报 2021年第23期37卷 169-178页

作者：康熙李树东张旭东刘刚中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

针对基于可见光视频的奶牛跛行检测系统易受光线、环境变化因素影响的问题,该研究提出了一种基于热红外视频的奶牛跛行运动特征获取与检测的方法。该研究利用深度学习与传统图像处理方法,分别对热红外相机与可见光相机所拍摄的奶牛行走... 详细信息

针对基于可见光视频的奶牛跛行检测系统易受光线、环境变化因素影响的问题,该研究提出了一种基于热红外视频的奶牛跛行运动特征获取与检测的方法。该研究利用深度学习与传统图像处理方法,分别对热红外相机与可见光相机所拍摄的奶牛行走视频进行了奶牛跛行运动特征的提取检测。通过检测结果分析可知,相较于可见光图像,算法对于热红外图像中的奶牛跛行运动特征检测效果更好、准确率更高并且热红外图像可以有效减少光线等外界因素对特征提取的影响,利用深度学习与传统图像处理对运动特征检测的平均精度达到了90.84%与74.26%。研究利用弓背曲率分别针对热红外视频与可见光视频中的行走奶牛进行跛行检测试验,试验结果表明,针对热红外视频中的奶牛跛行检测精度为90.0%,Macro-F1为0.90;针对可见光视频中的奶牛跛行检测精度为83.3%,Macro-F1为0.83。研究表明热红外相机应用于计算机视觉奶牛跛行检测系统可以更好的实现奶牛跛行运动特征获取与跛行检测,有效提高检测准确性与鲁棒性。

关键词：计算机视觉图像处理热红外视频奶牛跛行深度学习

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基于阈值分析的曲线拟合和边缘检测生猪侧视点云补全

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农业机械学报 2021年第S01期52卷 81-88页

作者：李孟飞康熙王彦超陈珏张馨月刘刚中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

针对基于深度相机的生猪体尺检测中,生猪胸围、腹围因栏杆遮挡而无法准确测量的问题,本文提出一种基于阈值分析的三次B样条曲线拟合和边缘检测相结合的方法,实现对侧视点云缺失区域的补全。对DK深度相机采集到的模型猪左侧原始点云数据... 详细信息

针对基于深度相机的生猪体尺检测中,生猪胸围、腹围因栏杆遮挡而无法准确测量的问题,本文提出一种基于阈值分析的三次B样条曲线拟合和边缘检测相结合的方法,实现对侧视点云缺失区域的补全。对DK深度相机采集到的模型猪左侧原始点云数据进行预处理,采用直通滤波、体素网格下采样、统计滤波及欧氏聚类等方法提取生猪的侧视点云。对侧视点云进行切片、阈值分析、投影,拟合得到曲线拟合之后的补全点云。对侧视点云进行边缘检测得到边缘点云,对边缘点云的缺失区域进行拟合补全,得到完整的边缘点云,将曲线拟合之后的补全点云与边缘点云进行对比分析,剔除超出边缘的补全点云得到最终补全点云。最后,分别对未补全点云、补全点云进行体尺测点的自动化提取和人工提取,比较点云补全前后体尺测点的提取误差。试验结果表明,通过本文方法对腹部缺失点云进行补全后,腹围测点的提取误差由1.54 cm降至0.64 cm,对胸部缺失点云补全后,胸围测点的提取误差由3.41 cm降至0.89 cm。

关键词：生猪体尺检测点云补全三次B样条阈值分析边缘检测

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基于双目视觉的香蕉园巡检机器人导航路径提取方法

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农业工程学报 2021年第21期37卷 9-15页

作者：张振乾李世超李晨阳曹如月张漫李寒李修华中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 广西大学电气工程学院南宁530004

为实现移动机器人香蕉园巡检自动导航,研究提出了一种基于双目视觉的香蕉园巡检路径提取方法。首先由机器人搭载的双目相机获取机器人前方点云,进行预处理后对点云感兴趣区域进行二维投影并将投影结果网格化,得到网格地图;然后采用改进... 详细信息

为实现移动机器人香蕉园巡检自动导航,研究提出了一种基于双目视觉的香蕉园巡检路径提取方法。首先由机器人搭载的双目相机获取机器人前方点云,进行预处理后对点云感兴趣区域进行二维投影并将投影结果网格化,得到网格地图;然后采用改进的K-means算法将道路两侧香蕉树分离,其中初始聚类中心通过对网格地图进行垂直、水平投影以及一、二阶高斯拟合确定;最后基于最小包围矩形提取导航路径,将道路两侧网格以最小矩形框包围,提取两包围框中间线作为期望导航路径。测试结果表明,改进的K-means算法聚类成功率为93%,较传统方法提高了12个百分点;导航路径提取平均横向偏差为14.27 cm,平均航向偏差为4.83°,研究方法可为香蕉园巡检机器人自动导航提供支持。

关键词：机器人机器视觉香蕉园巡检路径提取

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利用图像分析和深度学习预测油菜籽中总酚含量

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食品安全质量检测学报 2023年第19期14卷 29-36页

作者：黄晓琛张凯利肖华明刘元杰赵志聪陈洪魏芳中国农业科学院油料作物研究所/农业农村部油料加工重点实验室/湖北省油料脂质化学与营养重点实验室/油料油脂加工技术国家地方联合工程实验室武汉430062 中国农业大学信息与电气工程学院/中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室武汉430070

目的建立了一种结合图像分析和深度学习的油菜籽中总酚含量的快速预测方法。方法利用VGG19网络进行油菜籽图像籽粒特征的提取,通过多个卷积层来学习油菜籽图像的特征,并建立了回归模型用于预测油菜籽的总酚含量。共收集了100种油菜籽样... 详细信息

目的建立了一种结合图像分析和深度学习的油菜籽中总酚含量的快速预测方法。方法利用VGG19网络进行油菜籽图像籽粒特征的提取,通过多个卷积层来学习油菜籽图像的特征,并建立了回归模型用于预测油菜籽的总酚含量。共收集了100种油菜籽样本,将油菜籽样本按照3:1的比例划分为训练集和测试集,利用均方损失函数(MSELoss)和决定系数(r^(2))评估模型预测准确性。结果测试集MSELoss=0.0085、r^(2)=0.9914,表明该预测模型具有一定的准确性和实用性。结论本研究提出了一种快速、准确的评估油菜籽总酚含量的方法,为油菜籽的总酚测定提供一种快速、准确的智能化检测方法。

关键词：油菜籽图像分析总酚含量深度学习

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排肥单体独立控制的双变量施肥控制系统研制

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农业工程学报 2021年第10期37卷 38-45页

作者：张季琴刘刚胡号黄家运中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 宁夏大学机械工程学院银川750021 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

针对当前变量施肥机无法根据实际田块尺寸调整作业行数,进而调节作业幅宽的问题,该研究通过改造玉米播种施肥机的排肥驱动方式,设计了一种排肥单体独立控制的双变量施肥控制系统。首先通过二次多项式拟合方法,构建了排肥单体的双变量控... 详细信息

针对当前变量施肥机无法根据实际田块尺寸调整作业行数,进而调节作业幅宽的问题,该研究通过改造玉米播种施肥机的排肥驱动方式,设计了一种排肥单体独立控制的双变量施肥控制系统。首先通过二次多项式拟合方法,构建了排肥单体的双变量控制模型;然后对排肥单体的定位方法进行了分析,提出排肥单体独立控制系统;最后对各行排肥量一致性、不同车速下的排肥量控制准确性以及各行独立控制性能进行试验研究。结果表明,在排肥轴转速为10~60 r/min的区间内,各行平均排肥量一致性变异系数为3.35%;在目标排肥量为350 kg/hm2,作业车速为7 km/h的条件下,排肥量控制精度达到97.6%;对于凸、凹和S形3种不同形状的施肥边界,各行排肥滞后距离相对于作业幅宽的变化率均小于15%。系统具有较高的控制准确性和稳定性,能够适应复杂施肥边界,可为玉米基肥变量施用装备的创新性研发提供技术参考。

关键词：农业机械玉米基肥双变量排肥单体独立控制

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