检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2025年第2期56卷 105-114页

作者：汪小旵祁子涵杨震宇王得志黄慧星卢美光南京农业大学工学院南京210031 江苏省现代设施农业技术与装备实验室南京210031

为解决农业机器人在示范温室工作通道行驶中难以避让动态障碍物、易陷入局部最小值、无法到达目标点等问题,提出了基于双障碍物评价函数、自适应权重和虚拟目标法的动态窗口法(Dual obstacle cost function,adaptive weights and virtua... 详细信息

为解决农业机器人在示范温室工作通道行驶中难以避让动态障碍物、易陷入局部最小值、无法到达目标点等问题,提出了基于双障碍物评价函数、自适应权重和虚拟目标法的动态窗口法(Dual obstacle cost function,adaptive weights and virtual target_dynamic window approach,DAV_DWA)来实现机器人局部路径规划。首先,采用动静双策略的避障方法,将动态和静态障碍物安全距离划分为2个评价函数,降低动态障碍物碰撞风险且防止对静态障碍物过度避障;其次,提出评价函数权重自适应策略,根据2种障碍物距离实现自适应调整各评价函数权重,以增强机器人在不同复杂环境中的路径寻优能力;最后,提出虚拟目标法,使其脱离局部最小值后继续导航,增强其对于局部最小值的路径规划能力。对比仿真试验和温室实地试验结果表明,在仿真环境中,相较于其他算法,DAV_DWA算法在保证安全性的前提下,能够在更短的时间内,以更短的路径到达目标点;温室障碍物场景中,机器人可以完成自主导航任务,且定位误差不大于0.12 m,跟踪误差不大于0.10 m,符合实际需求。

关键词：农业机器人路径规划动态窗口法参数自适应局部最小值

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鱼菜共生技术及其系统装备的研究现状与展望

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南京农业大学学报 2025年第1期48卷 85-96页

作者：李天沛汪小旵施印炎丁为民南京农业大学工学院江苏南京210031 江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室江苏南京210031

中国淡水养殖产量稳居世界第一位,但过量投饲和养殖模式落后带来的水体富营养化、生产效率低下以及水产品质量无法得到保障等问题严重制约了水产养殖业的健康发展,因此发展鱼菜共生等生态种养模式是加快发展生态循环农业并最终实现农业... 详细信息

中国淡水养殖产量稳居世界第一位,但过量投饲和养殖模式落后带来的水体富营养化、生产效率低下以及水产品质量无法得到保障等问题严重制约了水产养殖业的健康发展,因此发展鱼菜共生等生态种养模式是加快发展生态循环农业并最终实现农业绿色可持续发展的重要途径。鱼菜共生技术可实现氮素和水资源的高利用率,生产农产品的同时生态效益也很显著。鱼菜共生系统包含水产养殖、养殖尾水预处理、微生物降解转化、作物栽培等农艺环节,涉及多种农业生产过程和装备。本文总结了国内外现代鱼菜共生技术的发展现状,介绍了鱼菜共生系统的装备组成和模式特点,分析了鱼菜共生技术及其装备存在的问题和挑战,提出鱼菜共生技术未来发展趋势与建议。

关键词：鱼菜共生种养装备水产养殖无土栽培尾水处理氮素循环

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基于荧光光谱法与深度信念网络的稻种发芽率检测方法研究（英文）

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光谱学与光谱分析 2018年第4期38卷 1303-1312页

作者：卢伟郭阳鸣代德建张澄宇王新宇南京农业大学工学院江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室江苏南京210031

针对传统稻种发芽率检测效率低、精度差、专业化要求高等问题,通过荧光光谱法结合深度信念网络(DBN)建立稻种发芽率预测模型。首先,将连粳7号和武运粳均分别老化0~7d后,以5min为间隔在纯净水中分别浸泡5~30min。然后用荧光光谱仪检测浸... 详细信息

针对传统稻种发芽率检测效率低、精度差、专业化要求高等问题,通过荧光光谱法结合深度信念网络(DBN)建立稻种发芽率预测模型。首先,将连粳7号和武运粳均分别老化0~7d后,以5min为间隔在纯净水中分别浸泡5~30min。然后用荧光光谱仪检测浸泡液的荧光光谱,光谱数据经中心化后用集合经验模态分解(EEMD)去噪,并通过主成分分析法提取441.5nm的特征荧光波长。最后,利用偏最小二乘回归(PLSR),反向传播神经网络(BPNN),径向基函数神经网络(RBFNN)和深度信念网络(DBN)建立水稻种子发芽预测模型。比较后得出,DBN模型在少数据、弱信号情况下的预测精度最高,预测集相关系数Rp和均方根误差RMSEP最大可达0.979 2和0.101。同时,通过分析混合稻种荧光数据Rp的变化趋势,得到最佳浸泡时间为22.1min,实际上,精确度超过0.95(Rp)需要5min左右。研究结果表明,结合荧光光谱法和EEMD-DBN模型,非破坏性地预测水稻种子发芽率具有可行性和高准确性,并且适用于不同颜色和污染水平的水稻种子的检测。

关键词：荧光稻种发芽率 EEMD DBN

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暗期补光对黄瓜幼苗形态调节效果及综合评价

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农业工程学报 2014年第22期30卷 201-208页

作者：申宝营李毅念赵三琴丁为民惠娜李洁南京农业大学工学院/江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室南京210031

为确定暗期延时补光调节黄瓜幼苗形态的最优光质和补光时长,采用L1(70%R,30%B)、L2(80%R,20%B)、L3(90%R,10%B)L4(100%R)4种发光二极管(light emitting diodes,LED)光源对"津春四号"黄瓜幼苗进行2 h(19:00-21:00)、4 h(19:00-23:00)和6 h(19:00-01:00)时长的暗期延时补光,以无暗期补光为对照,研究暗期延时补光对黄瓜幼苗形态的调节,并利用综合评价法分析暗期延时补光对幼苗形态的影响。结果表明,暗期延时补光时长和补光光质对黄瓜幼苗下胚轴长、苗高和茎粗的交互影响极显著,对幼苗壮苗指数的交互影响显著;L2光质补光4 h幼苗综合评价值最大;L4光质补光可促进前期(一叶期和二叶期)幼苗叶面积和茎粗的增加,L2光质补光可促进后期(成苗期)幼苗叶面积和茎粗的增加,该研究结果为暗期补光培育黄瓜幼苗以及开发光形态调控补光装置提供依据。

关键词：发光二极管叶绿素光延时补光黄瓜熵值法壮苗指数

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基于振动及EEMD-CMAC算法的鸭蛋散黄在线检测

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农业工程学报 2016年第21期32卷 282-289页

作者：卢伟丁婧罗慧王玲代德建南京农业大学工学院/江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室南京210031

针对鸭蛋长期存储以及运输过程中造成的散黄问题,构建一种基于振动信息的鸭蛋散黄在线检测流水线,可实现鸭蛋的自动触压和随动检测。通过磁致伸缩振子对鸭蛋扫频振动进行音频信息增强,对音频振动信号进行集合经验模态分解,并通过主成分... 详细信息

针对鸭蛋长期存储以及运输过程中造成的散黄问题,构建一种基于振动信息的鸭蛋散黄在线检测流水线,可实现鸭蛋的自动触压和随动检测。通过磁致伸缩振子对鸭蛋扫频振动进行音频信息增强,对音频振动信号进行集合经验模态分解,并通过主成分分析进行降维提取主要特征,基于此,构建基于小脑神经网络的鸭蛋散黄检测模型。试验中,对320枚鸭蛋进行检测(训练集200枚,测试集120枚),结果表明,基于累积贡献率达98.14%的前5个主成分的鸭蛋散黄检测模型训练集和测试集识别率分别达98.66%和97.03%,每枚鸭蛋在线检测时间约1 s。研究表明,所研制的检测流水线基于磁致伸缩振子扫频激励未知品质鸭蛋,再结合EEMD-CMAC进行鸭蛋散黄检测是可行的,可满足流水线在线检测的要求。

关键词：无损检测算法模型集合经验模态分解(EEMD) 小脑神经网络(CMAC) 鸭蛋散黄

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面向采摘机器人的棉花激光定位算法

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农业工程学报 2014年第14期30卷 42-48页

作者：王玲刘思瑶卢伟顾宝兴朱镕杰朱宏超南京农业大学工学院江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室南京210031

为了定位棉株上的棉花，设计了1个激光测距试验装置，利用计算机图像处理技术和模式识别理论结合棉花的农学特性测量了单朵棉花的三维坐标。以0.004m为X、Y轴的采样间距，获取传感器至棉株表面点云的距离图像；以传感器至棉花上表面的... 详细信息

为了定位棉株上的棉花，设计了1个激光测距试验装置，利用计算机图像处理技术和模式识别理论结合棉花的农学特性测量了单朵棉花的三维坐标。以0.004m为X、Y轴的采样间距，获取传感器至棉株表面点云的距离图像；以传感器至棉花上表面的最长距离0.9m为阈值对棉株距离图像进行二值化处理，去除地面背景；以棉枝的宽度0.01～0.02m为结构元素尺寸，对二值图进行形态学开运算，去除棉枝，提取棉花区域。用欧氏距离计算像素之间的相似度，用Cophenetic相关系数选择质心距离为类间距离，以呈45°夹角棉枝的最小纵向间距0.17m为阈值，对棉花距离图像进行层次聚类，分割粘连重叠的棉花，求取单朵棉花的三维坐标。结果表明，单朵棉花的识别率达96.67%，激光测距与手工测量结果之间的相关系数为0.9934。该研究为采摘机器人运动轨迹的规划提供了依据。

关键词：图像处理机器人棉花激光测距形态学运算层次聚类

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基于集合经验模态分解与Elman神经网络的线椒株高预测

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农业工程学报 2015年第18期31卷 169-174页

作者：张瑜汪小旵孙国祥李永博南京农业大学工学院南京210031 江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室南京210031

为提高温室环境控制系统的有效性,针对作物生长量的变化与环境因子的变化存在时间尺度不统一的问题,该文基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)与Elman神经网络建模,提出一种线椒株高生长量预测方法。以881... 详细信息

为提高温室环境控制系统的有效性,针对作物生长量的变化与环境因子的变化存在时间尺度不统一的问题,该文基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)与Elman神经网络建模,提出一种线椒株高生长量预测方法。以8819线椒为试验对象,分别对线椒株高及其环境因子进行EEMD分解,对各尺度下的时间序列建立EEMD-Elman预测模型。结果表明:应用EEMD-Elman神经网络建立线椒株高生长量预测模型,模型预测值与实测值的平均绝对误差为1.69 cm,相关决定系数为0.996,标准误为1.104,模型预测结果与实测值呈极显著性相关。研究结果可以解决作物生长变化与环境变化时间尺度不统一的问题,为温室环境控制系统的控制目标的优化提供有效参数。

关键词：神经网络模型优化集合经验模态分解 Elman神经网络线椒株高预测

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冬小麦精准追肥机专家决策系统

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农业机械学报 2015年第7期46卷 17-22页

作者：陈满施印炎汪小旵孙国祥李雪南京农业大学工学院南京210031 江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室南京210031

为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥,研究了光谱数据处理策略及目标追肥量的计算模型,开发了基于近地光谱探测技术的实时变量追肥专家决策系统,结合小麦冠层归一化植被指数(NDVI)、追肥机实际行进速度和肥料反馈量,双通道独立控制施... 详细信息

为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥,研究了光谱数据处理策略及目标追肥量的计算模型,开发了基于近地光谱探测技术的实时变量追肥专家决策系统,结合小麦冠层归一化植被指数(NDVI)、追肥机实际行进速度和肥料反馈量,双通道独立控制施肥机构的转速和开度,从而实时调整追肥量,实现精准变量追肥。试验结果表明,专家决策系统的控制精度达到90%以上,可以满足精准追肥的要求;拔节期,变量追肥比定量均匀施肥增施氮肥28 kg/hm2左右;变量施肥有利于改善小麦群体结构,降低产量差异性。

关键词：冬小麦变量追肥专家决策系统实时控制归一化植被指数

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基于腐蚀生长算法的不同活力玉米种子根系表型研究

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农业机械学报 2020年第4期51卷 224-231页

作者：卢伟李也王玲罗慧孙国祥汪小旵南京农业大学工学院南京210031 江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室南京210031

针对图像法根系表型检测中因土壤遮挡而导致根系图像断裂的问题,提出一种基于腐蚀生长算法的玉米根系修复方法,并进行了不同活力玉米种子早期根系表型研究。首先,采用长方形扁平结构透明培养容器种植玉米,迫使其根系贴壁生长,可得到清... 详细信息

针对图像法根系表型检测中因土壤遮挡而导致根系图像断裂的问题,提出一种基于腐蚀生长算法的玉米根系修复方法,并进行了不同活力玉米种子早期根系表型研究。首先,采用长方形扁平结构透明培养容器种植玉米,迫使其根系贴壁生长,可得到清晰的玉米根系图;通过偏振镜和单反相机采集图像,并采用灰度化、二值化、水漫算法等对图像进行预处理,可有效去除因设备反光和土壤色差造成的各类噪声。其次,基于玉米根系的向水性、向地性、连续性等生理特性,提出5条图像修补规则,即端点判定规则、分叉点判定规则、内部连续性规则、片段生长规则、近邻生长规则,在以上规则约束下,通过细化图像得到单像素连接的根系骨干,以各个根段的末端点为起点向中心腐蚀,并为属于不同根段的点集标记不同编号,根据不同根段间的端点导数值和平均导数值等参数,连接根段,实现根系的修补,从而得到完整根系图像。最后,基于所提图像修复算法对不同活力的玉米种子根系图像进行表型研究,发现在相同时间,根系数目、根系宽度、根系长度、根系延展长度与玉米种子活力均呈现明显负相关;以上4个生理参数的增速与种子活力呈现明显正相关。研究表明,本文所提的根系修复算法可用于作物根系高通量表型无损检测。

关键词：玉米种子根系表型种子活力腐蚀生长算法图像修复

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基于相位相关的温室番茄植株多模态三维重建方法

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农业工程学报 2019年第18期35卷 134-142页

作者：孙国祥汪小旵刘景娜孙晔丁永前卢伟南京农业大学工学院南京210031 江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室南京210031

为实现温室番茄植株多模态三维重建,解决多光谱反射率配准和多视角点云三维重建问题,基于相位相关原理将多光谱反射率配准至RGB-D图像坐标系中,建立了基于Kinect传感器测量位姿自主标定的多视角RGB-D图像三维重建方法,实现植株RGB三维... 详细信息

为实现温室番茄植株多模态三维重建,解决多光谱反射率配准和多视角点云三维重建问题,基于相位相关原理将多光谱反射率配准至RGB-D图像坐标系中,建立了基于Kinect传感器测量位姿自主标定的多视角RGB-D图像三维重建方法,实现植株RGB三维点云模型和多光谱反射率点云模型重建,通过归一化灰度相似系数、配准区域光谱重叠率、互信息值3个指标客观评价二维多光谱图像配准质量,采用豪斯多夫距离客观评价植株三维点云重建精度。结果表明:30株温室番茄,每株4个重建视角,视角间隔为90°,配准区域光谱重叠率和归一化灰度相似系数的平均值分别为0.9206和0.9085,异源图像配准后互信息值比配准前互信息值平均提升了9.81%,植株冠层多光谱图像能够准确配准至深度坐标系,番茄植株三维重建点云距离集小于0.6cm的比例为78.39%,小于1.0cm的比例为91.13%,番茄距离集均值的平均值为0.37cm,表明植株三维点云模型重建精度较高,能够应用于温室番茄植株多模态三维重建。植株多模态三维模型是实现三维形态测量与生理诊断的关键要素,为高通量植株表型测量提供高效精准的测量方法,对植物表型组学等研究领域的发展具有重要的意义。

关键词：图像重构三维立体视觉相位相关多模态多光谱三维重建温室番茄植物表型

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