检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2019年第21期35卷 166-174页

作者：景云鹏刘刚金志坤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京10083 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

为减小GNSS农田平整过程中农田地势信息的采集误差,提高农田三维地形的测量精度,该文提出了一种基于GNSS双天线和姿态航向参考系统(attitude and heading reference system, AHRS)组合的地形测量方法。以GNSS平地系统为试验平台,利用AHR... 详细信息

为减小GNSS农田平整过程中农田地势信息的采集误差,提高农田三维地形的测量精度,该文提出了一种基于GNSS双天线和姿态航向参考系统(attitude and heading reference system, AHRS)组合的地形测量方法。以GNSS平地系统为试验平台,利用AHRS获取平地铲的姿态角和三轴加速度信息,建立GNSS双天线的位置解算方程组;对采集过程中的误差源进行分析,使用最小二乘法和五点三次平滑法对振动误差进行趋势项消除和平滑处理,获得高精度的农田三维地形测量数据。水泥路面的试验结果表明:位置解算方程可以有效地对双天线的位置信息进行解算,通过误差处理后定位天线测量数据的波动范围减小了9.57%,定向天线测量数据的波动范围减小了8.42%。3块不同面积(35 m×50 m、35 m×100 m和35 m×200 m)的农田平地作业试验结果表明:与单天线地形测量方式相比,双天线测量得到农田平整度的准确性分别提高了14.286%、14.063%和10.084%,最大高程差的准确性分别提高了8.642%、8.333%和8.897%,高差分布列的准确性分别提高了1.536%、3.357%和2.991%。本文提出的地形测量方法可以有效降低采集数据的误差,可为农田平整作业提供高精度的地势信息。

关键词：土地利用测量地形 GNSS双天线姿态航向参考系统位置解算误差处理

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基于基质含水率的作物蒸腾量估算与预测模型研究

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 187-194页

作者：陈士旺李莉杨成飞李文军孟繁佳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

作物蒸腾作用是基质水分传输的主要驱动力,建立了基于基质含水率变化量的温室番茄作物蒸腾量估算模型和预测模型,并进行对比分析。使用校准后的EC5基质含水率传感器,记录第1次灌溉后与第2次灌溉前基质实时含水率变化量,使用称量法测量... 详细信息

作物蒸腾作用是基质水分传输的主要驱动力,建立了基于基质含水率变化量的温室番茄作物蒸腾量估算模型和预测模型,并进行对比分析。使用校准后的EC5基质含水率传感器,记录第1次灌溉后与第2次灌溉前基质实时含水率变化量,使用称量法测量作物实时蒸腾量。通过基质含水率变化量与基质栽培槽体积的多元线性回归运算,建立番茄单株日蒸腾量估算模型;将基质含水率变化量、空气温度、空气湿度和光照强度作为输入,利用GABP神经网络算法,建立番茄单株日蒸腾量预测模型。将试验所得温室作物日蒸腾量估算模型和预测模型分别与温室作物实际日蒸腾量进行线性回归分析,结果表明,基于基质含水率变化量建立的估算模型在苗期、花期的预测精度分别为0.9729、0.9796,预测模型的预测精度分别为0.9915、0.9890,两者之间差异不大,但估算模型运算速度远高于预测模型的运算速度,估算模型对于温室灌溉管理具有推广应用价值。

关键词：作物蒸腾量基质含水率变化量估算模型预测模型线性回归 GABP神经网络

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基于特征点匹配的全景相机图像拼接方法研究

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 150-158页

作者：徐弘祯李世超季宇寒曹如月张漫李寒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

全景相机可获取农机周围360°范围内的图像信息,具有覆盖范围大等特点,但需要对多镜头获取的图像进行拼接与融合,才能生成全景图像,为农机避障提供支持。以雷沃欧豹拖拉机为试验平台,搭载全景相机,获取实验农场的农田图像数据。首... 详细信息

全景相机可获取农机周围360°范围内的图像信息,具有覆盖范围大等特点,但需要对多镜头获取的图像进行拼接与融合,才能生成全景图像,为农机避障提供支持。以雷沃欧豹拖拉机为试验平台,搭载全景相机,获取实验农场的农田图像数据。首先对多幅图像进行预处理,包括通过柱面投影变换统一坐标系,采用基于特征点的SIFT算法提取图像的特征点并进行匹配;针对传统SIFT算法存在错误匹配而影响图像拼接质量的问题,使用RANSAC算法进行多次优化迭代,达到剔除错误匹配点的效果;针对匹配后生成的图像变换矩阵,为防止其线性结果不稳定并进一步优化结果,采用非线性的LM算法进行优化,使用线性加权平滑算法对图像进行融合,实现全景图像的生成。试验采用计算图像重叠区域相关系数定量评价图像拼接效果,并对获取的30组共60幅图像采用RANSAC算法和LM算法进行处理。结果表明,经过RANSAC算法处理后,误匹配点得到明显剔除,匹配特征点之间的平均几何距离偏移量明显减小,其平均值由39.4013像素下降至0.5819像素,相关系数由0.2878上升至0.7249。与手动设置阈值的剔除误匹配点方法进行了比较,经过RANSAC算法处理后的平均相关系数为0.7249,大于阈值设为0.4时的0.5933,以及阈值设为0.6时的0.2007,证明该算法能够实现多种情况下的图像拼接,剔除误匹配点;经过LM算法处理后,平均几何距离偏移量由0.5819像素进一步下降至0.5693像素,平均相关系数由0.7249进一步上升至0.7261,证明图像变换矩阵得到进一步优化,全景图像的拼接质量得到进一步提高。

关键词：全景相机图像拼接 SIFT算法特征点匹配 RANSAC算法 LM算法

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基于蚁群算法的多机协同作业任务规划

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 34-39页

作者：曹如月李世超季宇寒徐弘祯张漫李民赞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

为了实现对农田动态环境中多机协同导航作业的调度管理,开展了基于蚁群算法的多机协同作业任务规划研究。将多机协同作业任务规划分为2个环节:任务分配和任务序列规划。首先,采用全局与局部相结合的方法,综合考虑路径代价和任务执行能力... 详细信息

为了实现对农田动态环境中多机协同导航作业的调度管理,开展了基于蚁群算法的多机协同作业任务规划研究。将多机协同作业任务规划分为2个环节:任务分配和任务序列规划。首先,采用全局与局部相结合的方法,综合考虑路径代价和任务执行能力,建立了多机协同作业任务分配模型;然后,通过对比分析任务序列规划问题和旅行商问题,利用蚁群算法建立了农机作业的任务序列规划模型;最后,利用Matlab平台对基于蚁群算法的任务序列规划进行了仿真试验,根据涿州试验农场的实际地块信息,设置多组不同的任务集合,分析蚁群算法优化路径、各代最佳路径长度和平均长度以及适应度进化曲线。仿真结果表明,基于蚁群算法进行任务序列优化可以有效地降低路径代价,提高作业效率,算法运行时间均小于1s,满足多机协同作业的实时性需求。

关键词：多机协同任务分配任务序列规划蚁群算法仿真

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基于云服务架构的田间信息采集与分析系统设计

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 122-127页

作者：马旭颖张智勇高德华李民赞孙红李松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

为了满足农田作物信息采集和分析服务的需求,将智能手机终端硬件、微信小程序软件与云服务平台相结合,设计了一款基于云服务架构的田间信息采集与分析系统。系统主要包括腾讯云服务器模块和手机微信小程序模块,其中,云服务器端使用MySQ... 详细信息

为了满足农田作物信息采集和分析服务的需求,将智能手机终端硬件、微信小程序软件与云服务平台相结合,设计了一款基于云服务架构的田间信息采集与分析系统。系统主要包括腾讯云服务器模块和手机微信小程序模块,其中,云服务器端使用MySQL搭建数据库,用于存储、处理和下载数据;使用CSS和JavaScript语言及小程序封装的组件开发微信小程序,用于交互实现数据的采集、上传与信息反馈。以田间小麦作物生物量指征参数调查为例,针对冠层覆盖度和植株行间距计算进行了系统应用测试。采集100幅出苗期的小麦冠层图像,由小程序端上传样本图像到后台处理。使用霍夫变换、图像掩膜和图像腐蚀获取定位图像后,利用HSV彩色空间突出样本像素点,计算冠层覆盖度;采用投影法和滤波法提取峰值,获取株行中心线,从而计算植株行间距。建立了图像识别像素株行间距与实测株间行距间的一元线性回归模型,建模精度R2达到0.911,可为田间作物信息检测和调查提供技术支持。

关键词：作物信息云服务服务管理系统微信小程序图像处理

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基于不同电机的拖拉机自动导航转向控制系统性能对比

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 40-49页

作者：李世超曹如月季宇寒徐弘祯张漫李寒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

为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机、伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了拖拉机自动转向执行机构,并配备了工控机PC... 详细信息

为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机、伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了拖拉机自动转向执行机构,并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件,能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法,设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明,当拖拉机作业速度为0.8m/s时,两种实验条件下,步进电机导航系统的均方根误差分别为8.81cm和12.09cm,伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.85cm和10.55cm,步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.54cm和5.53cm,步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。

关键词：自动导航转向控制电机选型嵌套双闭环控制 PID控制算法

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基于热红外图像的奶牛乳房炎自动检测方法

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 248-255,282页

作者：张旭东康熙马丽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

为了提高奶牛乳房炎的检测精度,利用热红外图像测量奶牛关键部位温度,提出了一种奶牛眼睛和乳房自动定位算法。首先对奶牛热红外图像的灰度直方图进行分析,然后提取阈值分割后图像中的HSV(Hue,Saturation,Value)颜色特征和骨架特征,并基... 详细信息

为了提高奶牛乳房炎的检测精度,利用热红外图像测量奶牛关键部位温度,提出了一种奶牛眼睛和乳房自动定位算法。首先对奶牛热红外图像的灰度直方图进行分析,然后提取阈值分割后图像中的HSV(Hue,Saturation,Value)颜色特征和骨架特征,并基于HSV自动检测奶牛眼睛位置,计算骨架特征向量,用支持向量机(Support vector machine,SVM)分类技术自动检测奶牛乳房位置。为了验证定位算法的有效性,对随机选取的40头自然行走的奶牛进行试验验证,结果表明,本文提出的定位算法可以有效定位奶牛眼睛、乳房位置,其定位误差在20像素以内的视频帧识别精度为68.67%。根据定位算法所获取的奶牛眼睛和乳房的温度差值进行奶牛乳房炎检测试验,通过温度阈值对奶牛乳房炎发病程度进行评级,并与体细胞计数法(Somatic cell count,SCC)检测结果进行对比,结果表明,等级1检测准确率为33.3%,等级2检测准确率为87.5%。本文研究结果能较准确获取奶牛自然行走状况下眼睛和乳房的位置和温度。

关键词：奶牛乳房炎热红外图像图像处理温度分析

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基于几何形态学与迭代随机圆的番茄识别方法

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 22-26,61页

作者：孙建桐孙意凡赵然季宇寒张漫李寒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

为解决番茄采摘机器人作业过程中果实识别不准确的问题,提出一种基于几何形态学和迭代随机圆相结合的目标提取算法,该算法可对图像中粘连的果实进行有效分割与识别。首先,以串收番茄佳西娜为研究对象,使用RGB相机采集图像;其次,对图像进... 详细信息

为解决番茄采摘机器人作业过程中果实识别不准确的问题,提出一种基于几何形态学和迭代随机圆相结合的目标提取算法,该算法可对图像中粘连的果实进行有效分割与识别。首先,以串收番茄佳西娜为研究对象,使用RGB相机采集图像;其次,对图像进行Canny边缘检测操作,获得果实边缘轮廓点;然后,对果实边缘轮廓点进行基于几何形态学的处理,获得果实轮廓点;最后,对果实轮廓点分组处理后,进行迭代随机圆的处理,得到果实识别结果。对该算法的正确率和准确率进行了验证,结果表明,果实识别正确率为85.1%,果实识别准确率为79.1%,此算法在一定程度上解决了复杂环境下多个果实粘连或被少量遮挡情况下的果实分割问题。

关键词：番茄迭代随机圆几何形态学图像识别

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离心圆盘式撒肥机撒肥均匀性试验

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 108-114页

作者：杨立伟陈龙胜张俊逸孙红刘豪杰李民赞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

为了开展基于作物实时传感器的田间变量作业离心圆盘式撒肥机的研究,综合考虑已设计的离心圆盘撒肥机的结构和机理,选取并分析撒肥高度、圆盘叶片位置角、肥料下落位置角3个关键参数对双圆盘离心撒肥机撒肥均匀性的影响。基于Design-Exp... 详细信息

为了开展基于作物实时传感器的田间变量作业离心圆盘式撒肥机的研究,综合考虑已设计的离心圆盘撒肥机的结构和机理,选取并分析撒肥高度、圆盘叶片位置角、肥料下落位置角3个关键参数对双圆盘离心撒肥机撒肥均匀性的影响。基于Design-Expert的试验设计,进行了响应面分析试验和单因素试验,分析各因素对撒肥均匀性的影响。响应面分析试验结果表明,各因素对分布变异系数影响由大到小分别为下料位置角、撒肥高度、叶片位置角;经参数优化后,撒肥高度为68.80cm、下料位置角为60°、叶片位置角29.63°时,肥料分布变异系数最小,为9.95%;验证试验结果表明,分布变异系数预测值的平均值为9.95%,试验值的平均值为18.93%,平均相对误差为47.26%。单因素试验结果表明,单个因素变化下,撒幅范围内肥料质量分布变化明显;撒肥高度为70cm、下料位置角为30°,当叶片位置角取22.5°时,肥料分布变异系数最小,为22.87%;下料位置角30°、叶片位置角为22.5°,当撒肥高度取80cm时,肥料分布变异系数最小,为17.26%;以分布变异系数最小原则,撒肥高度为80cm、叶片位置角22.5°,当下料位置角取60°时,肥料分布变异系数最小,为15.76%。

关键词：离心圆盘撒肥机变量施肥响应面分析变异系数

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基于Kinect相机的土壤表面三维点云配准方法

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 144-149页

作者：刘振杨玮李民赞郝子源周鹏姚向前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

为了更好地建立土壤表面的三维点云形态结构模型,使用Kinect相机拍摄土壤表面,获取土壤表面的彩色图像和深度图像。针对传统最近点迭代算法对配准点云的空间位置要求比较严格的问题,采用了点云初始配准的方法。这种方法首先去除土壤表... 详细信息

为了更好地建立土壤表面的三维点云形态结构模型,使用Kinect相机拍摄土壤表面,获取土壤表面的彩色图像和深度图像。针对传统最近点迭代算法对配准点云的空间位置要求比较严格的问题,采用了点云初始配准的方法。这种方法首先去除土壤表面深度图像的无用背景信息以及噪声,再对三维点云进行初始配准以及精确配准。在初始配准的过程中,对获取的土壤表面点云信息进行归一化对齐径向特征关键点搜索,得到具有代表性、且比较均匀的点云关键点,然后采用快速点特征值直方图的方法提取关键点的特征值,采用随机抽样一致性算法提纯映射关系,以此来完成点云的初始配准。最后采用最近点迭代算法完成土壤表面三维点云的精确配准。传统的最近点迭代算法的配准时间是58.2s,配准误差是3.80cm,改进后的方法配准时间为124.8s,配准误差为0.89cm。相比传统最近点迭代算法,改进后方法的配准时间虽延长了66.6s,但配准误差降低了2.91cm。结果表明,该方法简单,易于处理,成本较低,可以实现土壤表面的三维重建。

关键词：土壤表面 Kinect相机三维点云最近点迭代算法

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