检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2017年第19期33卷 187-195页

作者：苗腾郭新宇温维亮王传宇肖伯祥北京农业信息技术研究中心北京100097 沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳110866 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 数字植物北京市重点实验室北京100097

为提高农业题材三维数字媒体内容制作效率,提出基于SPAD(soil and plant analyzer development)和生育期农学参数的作物叶片表观建模与可视化方法,并以玉米为例进行实际验证。将玉米叶片分成叶肉、一级叶脉、二级叶脉3种结构,首先获取... 详细信息

为提高农业题材三维数字媒体内容制作效率,提出基于SPAD(soil and plant analyzer development)和生育期农学参数的作物叶片表观建模与可视化方法,并以玉米为例进行实际验证。将玉米叶片分成叶肉、一级叶脉、二级叶脉3种结构,首先获取主要生育期下各结构表观材质(包括漫反射强度、透射强度、高光反射强度、粗糙度4种参数)及SPAD数据;之后构建各类表观材质参数与SPAD及生育期之间的定量化模型;再对玉米叶片纹理样式进行抽象,构建参数化的玉米纹理结构几何表达,并基于定量化模型为纹理结构分配表观参数;最后整合实时光照计算框架,对大田光环境下玉米表观进行可视化模拟。该文方法搭建了农业知识与三维可视化效果间的桥梁,使用户可以通过调整农学参数实现对作物叶片表观的快速、准确设计与制作,为农业题材的三维数字资源开发提供技术工具。

关键词：三维可视化作物叶片表观表观模拟数字植物

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基于图像的作物病害状态表观三维模拟方法

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农业工程学报 2016年第7期32卷 181-186页

作者：苗腾郭新宇温维亮肖伯祥陆声链北京农业信息技术研究中心北京100097 沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳110866 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 数字植物北京市重点实验室北京100097

为了解决病害表观信息难以获取导致的作物病害状态三维模拟困难的问题,该文提出一种基于图像的作物病害状态表观模拟方法。该方法首先利用单张图像提取病斑的形状、颜色以及位置特征,并对其变化过程进行自动推断;基于这些特征信息,对病... 详细信息

为了解决病害表观信息难以获取导致的作物病害状态三维模拟困难的问题,该文提出一种基于图像的作物病害状态表观模拟方法。该方法首先利用单张图像提取病斑的形状、颜色以及位置特征,并对其变化过程进行自动推断;基于这些特征信息,对病害的病状以及病症表观进行建模。试验结果表明,该方法可以利用网络中已有的病斑图像对病害侵染导致的作物表观变化进行真实地三维模拟,一定程度上解决病害表观信息缺失的问题,为数字农业设计及农业科普培训动画的制作提供有力工具。

关键词：作物病害模型虫害控制三维数字植物

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基于太赫兹技术的植物叶片水分检测初步研究

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光谱学与光谱分析 2017年第10期37卷 3027-3031页

作者：龙园赵春江李斌北京农业信息技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 农业部农业信息技术重点实验室北京100097 北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097 农业部农业遥感机理与定量遥感重点实验室北京100097

叶片含水量是植物健康状况的重要衡量指标之一。太赫兹波处于红外和微波之间,对样品水分变化非常敏感,当太赫兹光谱穿透含水丰富的叶片时,叶片中水分等物质能对太赫兹光谱产生强烈的吸收,根据叶片不同位置处水分含量的不同,能利用太赫... 详细信息

叶片含水量是植物健康状况的重要衡量指标之一。太赫兹波处于红外和微波之间,对样品水分变化非常敏感,当太赫兹光谱穿透含水丰富的叶片时,叶片中水分等物质能对太赫兹光谱产生强烈的吸收,根据叶片不同位置处水分含量的不同,能利用太赫兹光谱技术对植物叶片进行成像。本研究利用太赫兹技术检测植物叶片的水分含量,初步探讨植物叶片中水分和太赫兹成像的相关关系。实验采集离体绿萝叶片,每隔一定时间通过太赫兹光谱仪对叶片逐点扫描,获取叶片每一点的太赫兹时域光谱数据,经过傅里叶变换得到对应频域光谱,提取时域幅值的光谱参数以及特定频域光谱,对植物叶片图像进行重构,获取植物叶片的二维图像。结果表明,不同频率下,绿萝离体叶片的太赫兹二维图像呈现明显差异,叶肉与叶脉中水分含量不同,对太赫兹波的吸收也不同,根据图像,能清晰显示植物叶片叶肉与叶脉部位的水分含量差异。通过叶片时域幅值的平均值、叶片频域平均值与叶片水分含量建立相应的回归模型,时域最小幅值光谱与水分含量建立的最佳模型预测相关性达0.989 1,预测均方根误差为0.024 4g。研究表明太赫兹技术用于植物叶片的水分含量检测具有较好的研究潜力。

关键词：太赫兹成像时域光谱水分含量

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基于t分布函数的玉米群体三维模型构建方法

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农业工程学报 2018年第4期34卷 192-200页

作者：温维亮赵春江郭新宇王勇健杜建军于泽涛北京农业信息技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 数字植物北京市重点实验室北京100097 北京工业大学计算机学院北京100124

为利用少量实测数据快速构建能够反映因品种、环境条件、栽培管理措施等因素产生形态结构差异的玉米群体三维模型,提出基于t分布函数的玉米群体三维模型构建方法。通过实测数据构建主要株型参数的t分布函数,在其约束下生成群体内各植株... 详细信息

为利用少量实测数据快速构建能够反映因品种、环境条件、栽培管理措施等因素产生形态结构差异的玉米群体三维模型,提出基于t分布函数的玉米群体三维模型构建方法。通过实测数据构建主要株型参数的t分布函数,在其约束下生成群体内各植株主要株型参数,通过构造株型参数相似性度量函数调用玉米器官三维模板资源库中的器官几何模板,结合人工交互或图像提取的各植株生长位置与植株方位平面角2组群体结构信息生成玉米群体几何模型。利用三维数字化仪获取的玉米群体田间原位三维数字化数据所构建玉米群体计算得到的LAI与该方法构建玉米群体计算得到的LAI进行对比验证,结果表明:该方法所生成玉米群体叶面积指数与原位三维数字化数据所构建玉米群体计算得到的LAI相比,误差在±2%以内,可以满足面向可视化计算的玉米结构功能分析研究需求。方法可为玉米株型优化设计、耐密性鉴定、品种适应性评价等虚拟试验研究提供技术手段。

关键词：作物模型玉米群体 t分布三维建模可视化计算

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玉米叶片物理建模与参数确定的运动学分析方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2019年第5期31卷 718-725页

作者：肖伯祥秦洪北京市农林科学院北京农业信息技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心数字植物研究室北京100097 数字植物北京市重点实验室北京100097 Computer Science Department Stony Brook University

基于物理的方法是解决植物动态建模与仿真的有效途径,而模型参数的确定是基于物理方法所面临的重要问题.为实现基于生物物理属性特征的玉米叶片高精度、高真实感动态建模与仿真,提出一种基于运动学分析的玉米叶片物理建模与参数确定方法... 详细信息

基于物理的方法是解决植物动态建模与仿真的有效途径,而模型参数的确定是基于物理方法所面临的重要问题.为实现基于生物物理属性特征的玉米叶片高精度、高真实感动态建模与仿真,提出一种基于运动学分析的玉米叶片物理建模与参数确定方法.首先利用运动捕捉技术获取玉米叶片的运动数据;然后根据运动捕捉特征点构建基于质点-弹簧系统的物理模型;最后基于运动学分析建立物理模型参数解析方程组,利用最小二乘法计算物理模型的参数.以此参数构建物理模型实现玉米叶片的动态模拟,并给出2种模型构造方式的玉米叶片虚拟仿真.结果表明,该方法以一种数据驱动的机制有效估算出对应的物理模型参数,生成的玉米叶片动态虚拟仿真过程具有与实际情况较为接近的真实感效果,为虚拟植物建模与应用提供了一种可行的物理建模及参数确定方法.

关键词：物理建模参数确定运动捕捉运动分析玉米叶片植物仿真

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基于点云的果树冠层叶片重建方法

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农业工程学报 2017年第S1期33卷 212-218页

作者：吴升赵春江郭新宇温维亮肖伯祥王传宇北京林业大学信息学院北京100083 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京农业信息技术研究中心北京100097 数字植物北京重点实验室北京100097

精确的果树三维冠层结构是农业科研人员进行功能结构模型研究的重要载体,该文提出一种快速、精确、自动的果树冠层叶片重建方法。首先根据带叶果树点云的局部和全局特征,建立椭球分层的点云密度收缩方法实现器官点云分离,然后利用邻近... 详细信息

精确的果树三维冠层结构是农业科研人员进行功能结构模型研究的重要载体,该文提出一种快速、精确、自动的果树冠层叶片重建方法。首先根据带叶果树点云的局部和全局特征,建立椭球分层的点云密度收缩方法实现器官点云分离,然后利用邻近传播主成分分析算法实现叶片特征参数的求解,利用Laplacian收缩算法实现冠层骨架点的连通,从而实现冠层叶片的快速自动重建。最后利用C++及Point Cloud Library(PCL)点云库,开发果树叶片点云冠层自动重建系统,对苹果树、柑橘树等不同类型果树进行算法验证,结果表明该方法能够正确识别出的叶片数占冠层总叶片数的90%以上,叶面积指数的正确率大于95%,叶片倾角偏离5?以内的叶片数占总叶片数的90%以上。该方法得到了较好的可视化效果和叶冠三维重建精度,可为后期树体冠层内光合作用的研究、整形修剪、农业仿真试验等提供参考。

关键词：激光仪聚类算法主成分分析法点云密度收缩叶片重建果树

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基于CT图像和RAUNet-3D的玉米籽粒三维结构测量

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农业机械学报 2022年第12期53卷 244-253,289页

作者：杜建军李大壮廖生进卢宪菊郭新宇赵春江国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 数字植物北京市重点实验室北京100097 华中农业大学植物科学技术学院武汉430070

玉米籽粒构成和精细结构与玉米产量及品质直接相关。本文提出一种基于CT图像的玉米籽粒三维结构自动测量方法,快速提取、统计玉米籽粒成分和结构性状,评估不同玉米品种籽粒间性状差异。首先,利用Micro-CT获取批量玉米籽粒CT图像,通过Wat... 详细信息

玉米籽粒构成和精细结构与玉米产量及品质直接相关。本文提出一种基于CT图像的玉米籽粒三维结构自动测量方法,快速提取、统计玉米籽粒成分和结构性状,评估不同玉米品种籽粒间性状差异。首先,利用Micro-CT获取批量玉米籽粒CT图像,通过Watershed算法准确分割出单颗籽粒;进而,设计基于注意力机制RAUNet-3D网络准确提取出籽粒胚;最后,建立自动化玉米籽粒表型管道,计算籽粒、胚、胚乳和空腔的共23项性状,用于玉米籽粒性状分析和品种鉴定。选取4个玉米品种籽粒(登海605、京科968、先正达408和农华5号)共120颗籽粒进行验证,结果表明籽粒CT扫描成像效率提高到1 min/粒,籽粒表型提取效率为10 s/粒,胚分割精度可达93.4%,粒长、粒宽和粒厚的R^(2)分别为0.902、0.926和0.904,籽粒品种分类精度达90.4%。本文方法实现了玉米籽粒及其胚、胚乳、空腔三维结构无损、快速测量,提取的性状能够表征不同玉米品种籽粒间表型差异,为开展大规模玉米籽粒三维表型鉴定奠定了基础。

关键词：玉米籽粒语义分割三维表型 Micro-CT RAUNet-3D

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基于变化光源方向多图像的植物叶片表观三维模拟

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农业工程学报 2016年第9期32卷 150-156页

作者：苗腾郭新宇赵春江肖伯祥王传宇温维亮北京农业信息技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 农业部农业信息技术重点实验室北京100097 数字植物北京市重点实验室北京100097 沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳110866

为了真实准确地模拟植物叶片表观颜色,提出一种基于多图像的叶片表观模拟方法。首先搭建基于线性光源的表观图像采集系统,用以获得400张视线角度固定、光源方向变化的叶片图像集合;采用拟合方法自动地从400张图像中获得整个叶片表面的... 详细信息

为了真实准确地模拟植物叶片表观颜色,提出一种基于多图像的叶片表观模拟方法。首先搭建基于线性光源的表观图像采集系统,用以获得400张视线角度固定、光源方向变化的叶片图像集合;采用拟合方法自动地从400张图像中获得整个叶片表面的表观特征参数,包括漫反射强度、高光反射强度和粗糙度;利用该拟合方法对线性光源移动条件下理想物体的各种反射特征的变化情况进行仿真计算,然后针对叶片图像中的每个像素寻找与仿真计算结果最接近的表观模型参数作为拟合结果。通过该拟合方法,可将叶片表面上各个位置的表观参数合成3张表观参数图像,采用基于点光源的实时光照方法测试最终的可视化模拟效果。从模拟结果中可以看出利用该文方法得到的结果能够真实地表现叶片自身的表观质感特性,相对于传统方法更加真实准确。

关键词：三维可视化光源叶片表观模拟数字植物

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自适应加权算子结合主曲线提取玉米叶片点云骨架

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农业工程学报 2022年第2期38卷 166-174页

作者：胡建平刘凯郭新宇吴升温维亮东北电力大学理学院吉林132012 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 数字植物北京市重点实验室北京100097

为从玉米叶片点云数据(尤其是缺失点云数据)中准确提取骨架特征,该研究设计了一种考虑玉米叶片形状结构和数据完整性的自适应加权算子来计算玉米叶片点云的骨架约束点集,并引入主曲线对骨架约束点集进行拟合得到优化的玉米叶片点云骨架... 详细信息

为从玉米叶片点云数据(尤其是缺失点云数据)中准确提取骨架特征,该研究设计了一种考虑玉米叶片形状结构和数据完整性的自适应加权算子来计算玉米叶片点云的骨架约束点集,并引入主曲线对骨架约束点集进行拟合得到优化的玉米叶片点云骨架。首先使用K均值聚类将玉米叶片分为若干变化较为平缓的部分;然后通过改进的距离场方法提取点云的截面相关点集;再利用设计的包括空间距离、法向差异和点云完整性的自适应加权算子,提取骨架约束点集;最后计算骨架约束点集的主曲线得到最终的玉米叶片点云骨架。通过对30个具有典型形状特征的玉米叶片点云数据的测试结果表明,本文方法所提取的骨架能较好地反映玉米叶片的三维形状结构,利用所提取骨架计算的叶长与实测叶长的平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percent Error,MAPE)为2.10%,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)为2.21 cm,标准化均方根误差(Normalized Root Mean Square Error,NRMSE)为2.89%。该方法可实现玉米叶片点云骨架的自动提取,对缺失的点云数据具有较好的鲁棒性,无需后期手动调整,能够为表型大数据处理、自动化表型解析等提供技术支持。

关键词：三维植物提取玉米叶片骨架主曲线自适应加权算子

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基于图像纹理特征的养殖鱼群摄食活动强度评估

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农业工程学报 2017年第5期33卷 232-237页

作者：陈彩文杜永贵周超孙传恒太原理工大学信息工程学院太原030024 国家农业信息化工程技术研究中心农业部农业信息技术重点实验室北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097

为了解决循环水养殖中的投喂难题,该文以镜鲤为试验对象,基于计算机视觉技术,提出了一种通过分析鱼群的纹理来评估鱼群摄食活动强度的方法。首先利用均值背景建模重建出没有鱼群的背景图片,提取出目标鱼群,使用灰度共生矩阵对逆差矩、... 详细信息

为了解决循环水养殖中的投喂难题,该文以镜鲤为试验对象,基于计算机视觉技术,提出了一种通过分析鱼群的纹理来评估鱼群摄食活动强度的方法。首先利用均值背景建模重建出没有鱼群的背景图片,提取出目标鱼群,使用灰度共生矩阵对逆差矩、相关性、能量和对比度这4个纹理特征进行分析,得到鱼群的摄食活动强度。试验结果表明通过鱼群纹理的对比度与传统方法面积法得到的鱼群摄食活动强度,其线性决定系数可达0.894 2,说明该方法可以用来表征鱼群的摄食活动强度,研究结果为鱼群的摄食活性强度测量提供了一种参考方法。

关键词：计算机视觉图像识别纹理灰度共生矩阵鱼群面积鱼群摄食活动强度

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