检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2023年第18期39卷 74-81页

作者：才嘉伟陈锋军朱学岩彭小丹林剑辉顾梦梦北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 科罗拉多州立大学园艺与景观建筑系柯林斯堡80523

苗木数量统计和库存管理对于大型苗圃经营和管理十分重要。该研究针对种植稠密的云杉地块,以无人机航拍云杉图像为对象,提出一种改进IntegrateNet模型,实现稠密云杉的准确计数。选择对稠密目标识别性能好的IntegrateNet为基础模型,根据... 详细信息

苗木数量统计和库存管理对于大型苗圃经营和管理十分重要。该研究针对种植稠密的云杉地块,以无人机航拍云杉图像为对象,提出一种改进IntegrateNet模型,实现稠密云杉的准确计数。选择对稠密目标识别性能好的IntegrateNet为基础模型,根据稠密云杉粘连严重以及杂草背景干扰进行改进,首先使用自校正卷积(self-calibrated convolutions,SCConv)提高卷积感受野,增强模型对于不同尺寸云杉的适应能力。其次,在特征融合处应用十字交叉注意力机制(criss-cross attention,CCA)提高模型对上下文信息的提取能力。以平均计数准确率(mean counting accuracy,MCA)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、均方根误差(root mean square error,RMSE)和决定系数R2为评价指标。分析结果表明,改进IntegrateNet模型在181幅测试集上的平均计数准确率,平均绝对误差,均方根误差,决定系数分别达到98.32%,8.99株、13.79株和0.99,相较于TasselNetv3_lite、TasselNetv3_seg和IntegrateNet模型,平均计数准确率分别提升16.44、10.55和9.26个百分点,平均绝对误差分别降低25.62、10.45和6.99株,均方根误差分别降低48.25、13.84和12.52株。改进IntegrateNet模型能够有效提高稠密云杉的计数准确率,可为完善苗木数量统计系统提供算法基础。

关键词：无人机图像处理目标计数稠密云杉改进IntegrateNet

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果园高位自动调平作业平台设计及仿真

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北京林业大学学报 2021年第2期43卷 150-159页

作者：于泳超康峰郑永军吕昊暾王亚雄北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083 中国农业大学工学院北京100083

【目的】我国果园机械化程度低,尤其缺少丘陵山地果园的机械,目前果园疏花疏果、套袋、采摘等繁重工作主要依靠人工架梯完成。设计一款适用于丘陵山区苹果园的高位自动调平平台,可以提高果园采收机械的采收效率、安全性和稳定性。【方... 详细信息

【目的】我国果园机械化程度低,尤其缺少丘陵山地果园的机械,目前果园疏花疏果、套袋、采摘等繁重工作主要依靠人工架梯完成。设计一款适用于丘陵山区苹果园的高位自动调平平台,可以提高果园采收机械的采收效率、安全性和稳定性。【方法】根据果园地形特点和果树高度确定平台设计要求和调平方式,确定俯仰、侧倾不同部分尺寸关系,液压缸所需推力、平台角度和液压缸位移量的关系;建立平台控制系统数学模型,使用增量式PID控制器,以不同干扰信号在Simulink中仿真控制调平性能;在Adams中设计极限倾翻坡度实验,平台在不同姿态、不同升降高度和不同载质量情况下仿真验证其安全性。【结果】建立各部分的数学关系,确定各部分基本尺寸,从而建立了平台三维模型。在控制系统仿真中,俯仰、侧倾控制系统在阶跃干扰信号下能使工作台很快回到水平位置,调平时间分别为1.6、2.1 s,超调量均为0;俯仰、侧倾控制系统在正弦干扰信号下能使工作台始终保持在0°附近,波动范围分别在0.15°、0.19°内。平台极限倾翻坡度仿真实验表明平台的倾翻稳定性随着举升高度和载质量的增加而降低,相比无调平时,有调平时的最小极限倾翻坡度增加了24.77%,平台安全性明显提高。【结论】设计的果园高位自动调平平台能够在不同干扰下始终保持水平,具有较好的抗倾翻能力,安全可靠,能够满足丘陵山地果园的使用需求。

关键词：果园采收机械自动调平 PID控制倾翻实验

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基于LSTM和GRU模型的森林物候预测研究

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Journal of Resources and Ecology 2023年第1期14卷 25-34页

作者：关鹏郑一力北京林业大学工学院北京100083 北京城乡生态环境实验室北京100083 国家林业局林业装备与自动化重点实验室北京100083

森林物候是研究气候与环境变化之间关联的重要参量。本研究将光学相机作为近地遥感卫星设备获取森林图像,计算出绝对绿度指数(GEI)数据,通过双逻辑斯蒂模型和归一化处理方法,拟合GEI数据物候季节变化曲线;引入LSTM和GRU深度学习模型对... 详细信息

森林物候是研究气候与环境变化之间关联的重要参量。本研究将光学相机作为近地遥感卫星设备获取森林图像,计算出绝对绿度指数(GEI)数据,通过双逻辑斯蒂模型和归一化处理方法,拟合GEI数据物候季节变化曲线;引入LSTM和GRU深度学习模型对物候数据进行训练和测试分析,并验证深度学习模型合理性和性能评估,最后预测GEI数据未来60天变化趋势。结果表明:在森林物候训练和预测方面,GRU与LSTM模型经直方图和自相关图验证,显示预测数据分布与真实数据趋势吻合,LSTM与GRU模型呈现的结果数据具有可行性且模型具有平稳性;LSTM模型与GRU模型的MSE、RMSE、MAE和MAPE差值分别为0.0014、0.013、0.008和5.26%,GRU模型的性能优于LSTM;LSTM与GRU模型对GEI数据未来60天预测,均表现出与上半年GEI数据变化趋势相符合的走势图;通过GRU和LSTM对GEI数据进行深度学习模型预测,实现LSTM和GRU深度学习模型在森林物候预测中的响应,同时验证了GRU性能优于LSTM模型,从而进一步揭示未来森林物候的生长和气候变化,为森林物候预测的应用提供理论依据。

关键词：森林物候绝对绿度指数 LSTM模型 GRU模型预测

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葡萄枝条切割刀具参数分析与试验

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森林工程 2022年第2期38卷 95-104页

作者：张蕾仝思源康峰王亚雄北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083

为探究葡萄枝条的最优切割刀具参数及其力学特性,采用自主研发摆臂式试验台进行切割力学特性试验,分析刀具楔角、刀具滑切角、切割速度及切割间隙对峰值切割力的影响。通过单因素试验和Box-Behnken响应面试验设计方法研究各因素及其交... 详细信息

为探究葡萄枝条的最优切割刀具参数及其力学特性,采用自主研发摆臂式试验台进行切割力学特性试验,分析刀具楔角、刀具滑切角、切割速度及切割间隙对峰值切割力的影响。通过单因素试验和Box-Behnken响应面试验设计方法研究各因素及其交互因素对峰值切割力的影响,并建立了优化模型。研究结果表明,刀具楔角越小,切割葡萄枝条的峰值切割力越小;峰值切割力随着刀具滑切角度、切割速度和切割间隙增加而减小。影响峰值切割力由大到小顺序为:切割速度、刀具滑切角、切割间隙、刀具楔角;最优切割参数组合为:切割速度3.6 m/s、刀具滑切角25°、切割间隙1.5 mm、刀具楔角15°,并且在该条件下进行的验证试验误差在5%以内,说明所建模型合理。该研究结果可为后续葡萄修剪装备切割部件研制提供理论支持。

关键词：机械化葡萄枝条切割装置摆臂式切割试验台切割力学特性试验响应面法参数优化修剪装备

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基于CT图像的土壤孔隙结构重构

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农业机械学报 2018年第S1期49卷 401-406页

作者：赵玥刘雷韩巧玲赵燕东北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083

土壤孔隙的几何结构和空间特征决定了土壤的透气性和保水性,对土壤功能多样性和生态修复具有重要影响,但现有对土壤孔隙的研究中,缺乏可直观性和定量性对孔隙特征进行描述的工具和方法。针对这一问题,本文采用基于面绘制的移动立方体法(... 详细信息

土壤孔隙的几何结构和空间特征决定了土壤的透气性和保水性,对土壤功能多样性和生态修复具有重要影响,但现有对土壤孔隙的研究中,缺乏可直观性和定量性对孔隙特征进行描述的工具和方法。针对这一问题,本文采用基于面绘制的移动立方体法(Marching cubes,MC)和基于体绘制的光线投射法(Ray casting,RC)还原土壤孔隙的几何形态和空间分布。以单个孔隙和不同孔隙密集程度的土壤孔隙CT图像为应用对象进行实验,结果表明,2种算法的重构效果均不受土壤样本孔隙密集程度的影响。其中,MC算法重构出的孔隙结构存在边界锯齿化和缺失的现象,且其孔隙体积也小于实际情况;而RC算法重构的孔隙轮廓清晰,结构真实,可完整地呈现出孔隙结构的细节信息。为进一步评价2种算法的重构性能,采用模型品质、绘制速度和内存消耗3个指标进行实验结果的比较分析。结果表明,MC算法存在二义性的不足,使得孔隙结构存在一定程度的失真,重构的孔隙模型质量一般,但由于其只针对表面体素进行重构,因而具有较快的绘制速度和较小的内存消耗;而RC算法采用为每个体素分配不透明度和光强的方法来合成模型,避免了MC算法的缺点,能够保持孔隙模型的细节信息,但由于其重构过程中所有体素点都参与运算,使得其绘制速度较慢,内存占用较大。通过对模型品质、绘制速度和内存消耗3个指标的综合分析,RC算法更加适用于土壤孔隙的三维重构,不仅为土壤孔隙的可视化分析提供了一种较为先进的方法,也为研究土壤水分和养分的运移以及空气的交换奠定了技术基础。

关键词：土壤孔隙结构三维重构 CT图像移动立方体法光线投射法

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基于K-SVD基的林区监测站数据采集方法研究

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农业机械学报 2018年第S1期49卷 365-371页

作者：赵玥谢辉平高超赵燕东北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083

基于K-SVD字典学习算法(K-singular value decomposition,K-SVD)的压缩感知技术应用在林区微环境监测站中,可极大地减少数据传输数量,从而降低监测站的使用能耗,延长监测站的使用寿命。本文选用空气温度作为实验对象,验证算法的可行性,... 详细信息

基于K-SVD字典学习算法(K-singular value decomposition,K-SVD)的压缩感知技术应用在林区微环境监测站中,可极大地减少数据传输数量,从而降低监测站的使用能耗,延长监测站的使用寿命。本文选用空气温度作为实验对象,验证算法的可行性,并与前人提出的基于离散傅里叶变换基(Discrete fourier transform,DFT)的压缩感知方法进行对比实验。实验结果表明,当稀疏度k相同时,K-SVD算法的平均稀疏化误差始终小于DFT算法,且误差分布范围更加集中;当稀疏度和压缩率均相同时,K-SVD算法的平均重构误差也始终小于DFT算法,且误差分布范围更加集中。在林区微环境监测站中,K-SVD算法具有更好的稀疏表示性能以及重构性能,在降低相同系统能耗的同时,也降低了数据传输的误差。

关键词：微环境监测站压缩感知 K-SVD 字典学习稀疏表示

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基于改进ResNet的植物叶片病虫害识别

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中国农机化学报 2021年第12期42卷 175-181页

作者：曹跃腾朱学岩赵燕东陈锋军北京林业大学工学院北京市100083 城乡生态环境北京实验室北京市100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京市100083

轻量化植物叶片病虫害识别算法设计是实现移动端植物叶片病虫害识别的关键。研究提出一种基于改进ResNet模型的轻量化植物叶片病虫害识别算法Simplify-ResNet。以人工采集图像和PlantVillage数据集图像为实验数据,根据移动端植物病虫害... 详细信息

轻量化植物叶片病虫害识别算法设计是实现移动端植物叶片病虫害识别的关键。研究提出一种基于改进ResNet模型的轻量化植物叶片病虫害识别算法Simplify-ResNet。以人工采集图像和PlantVillage数据集图像为实验数据,根据移动端植物病虫害识别对准确率、速度和模型大小的实际需求,改进ResNet模型。使用5䦆Wingdings 2MC@5卷积替代7䦆Wingdings 2MC@7卷积,采用残差块的瓶颈结构代替捷径结构,采用模型剪枝处理训练后的模型。通过测试集5 786幅图像测试Simplify-ResNet模型,证明5䦆Wingdings 2MC@5卷积和残差块的瓶颈结构可有效降低模型参数量,模型剪枝可有效降低训练后的模型大小。Simplify-ResNet模型对测试集图像的识别准确率为92.45%,识别时间为48 ms,内存大小为36.14 Mb。与LeNet、AlexNet和MobileNet等模型相比,其准确率分别高18.3%,7.45%和1.2%。为移动端植物病虫害识别解决最重要的算法设计问题,为移动端植物病虫害识别做出有益探索。

关键词：图像处理病虫害图像识别卷积神经网络模型剪枝

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基于遗传算法与SVM的香蕉果实成熟度判别模型

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果树学报 2022年第12期39卷 2418-2427页

作者：莫松涛董涛赵汐璇阚江明北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083 广东省农业科学院果树研究所广州510640

【目的】探究香蕉果实外形棱角特征与成熟度之间的关系,构建一种基于遗传算法与SVM的香蕉果实成熟度判别方法。【方法】采用同一种类不同成熟度的176个香蕉果实,根据果身长度进行横向平均切割,获取果实在上、中、下三个部位的横切面,再... 详细信息

【目的】探究香蕉果实外形棱角特征与成熟度之间的关系,构建一种基于遗传算法与SVM的香蕉果实成熟度判别方法。【方法】采用同一种类不同成熟度的176个香蕉果实,根据果身长度进行横向平均切割,获取果实在上、中、下三个部位的横切面,再通过手工测量的方法获取横切面中每个棱角的夹角值,并以测量出的棱角特征作为判别成熟度的特征,通过遗传算法优化SVM分类模型参数,使成熟度判别模型能有效地将不同成熟度的香蕉果实进行区分。【结果】基于遗传算法与SVM的香蕉果实成熟度判别模型经过10次预测后,模型的平均准确率为86.20%。【结论】该方法能较为准确地得到香蕉果实成熟度判别结果,验证了香蕉果实的外形棱角特征与香蕉果实成熟度之间存在相关性,并可建立模型进行判别。

关键词：香蕉果实棱角支持向量机遗传算法成熟度判别

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太赫兹光谱识别木材的影响因素研究

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电子测量与仪器学报 2021年第5期35卷 161-167页

作者：赵磊王远周南贾培兴北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

径向变异和不同切面是影响太赫兹光谱识别木材的重要因素。为了探讨径向变异和不同切面对太赫兹光谱识别木材的影响,利用太赫兹时域光谱技术获取杉木和柳杉样品的太赫兹光谱数据,共600组木材光谱数据,分析太赫兹光谱,基于BP神经网络建... 详细信息

径向变异和不同切面是影响太赫兹光谱识别木材的重要因素。为了探讨径向变异和不同切面对太赫兹光谱识别木材的影响,利用太赫兹时域光谱技术获取杉木和柳杉样品的太赫兹光谱数据,共600组木材光谱数据,分析太赫兹光谱,基于BP神经网络建立木材识别模型,比较模型预测的正确率。发现木材样品太赫兹光谱因为径向变异和不同切面而存在差异,预测样品与建模样品径向部位相同时和不同时的模型预测正确率差异较小,最高正确率达到96.25%,预测样品与建模样品切面相同时和不同时的正确率差异较大。结果表明,基于太赫兹时域光谱技术能够准确实现木材识别,径向变异对木材识别影响较小,不同切面对木材识别影响较大。

关键词：木材识别太赫兹时域光谱径向变异不同切面 BP神经网络

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SWR土壤湿度传感器温漂特性与补偿研究

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农业机械学报 2019年第8期50卷 257-263页

作者：赵燕东陈壮高志涛张鑫于福满北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 防灾科技学院综合减灾研究所三河065201 天津创世生态景观建设股份有限公司天津300110

针对基于驻波率(SWR)原理的土壤湿度传感器在长期工作中受温度影响的问题,提出基于二元回归分析法的温度补偿模型,利用最小二乘原理确定补偿模型的待定参数,对传感器进行温度补偿。从硬件电路和测量原理对SWR土壤湿度传感器的温漂特性... 详细信息

针对基于驻波率(SWR)原理的土壤湿度传感器在长期工作中受温度影响的问题,提出基于二元回归分析法的温度补偿模型,利用最小二乘原理确定补偿模型的待定参数,对传感器进行温度补偿。从硬件电路和测量原理对SWR土壤湿度传感器的温漂特性进行研究。使用高低温交变湿热实验箱,在设定温度5~45℃范围内进行实验,测试结果表明,在温度补偿前该传感器测量土壤体积含水率的最大绝对误差范围为-2.65%~2.22%,其最大相对误差为29.76%,最大均方误差为2.211 9%。将SWR土壤湿度传感器输出值与PT100型温度传感器输出值进行数据融合,基于最小二乘优化计算的二元回归分析法得到温度补偿模型,其拟合的决定系数为0.998。取不同温度下的实验数据进行补偿模型的验证,结果表明,SWR土壤湿度传感器进行温度补偿后,其测量结果的最大绝对误差范围为-0.26%~0.69%,最大相对误差不超过5.23%,均方误差较补偿之前减小一个数量级,且最大均方误差为0.157%。表明采用该温度补偿模型可以有效减小温度对SWR土壤湿度传感器的影响,提高其测量结果的精度和可靠性。

关键词： SWR土壤湿度传感器土壤体积含水率最小二乘法温度补偿

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