检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2019年第B07期50卷 393-398页

作者：孙红梁媛媛田男吴童李民赞唐芳玉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 西安交通大学自动化学院西安710049

为了适应日益增长的鲜切果品消费需求,基于光谱分析技术和传感器技术,集成微型光谱仪、质量传感器、照度计和树莓派显示屏等电子元器件,设计了一套鲜切果品新鲜度可见光/近红外快速检测装置。硬件系统包括数据采集模块、光源模块、结果... 详细信息

为了适应日益增长的鲜切果品消费需求,基于光谱分析技术和传感器技术,集成微型光谱仪、质量传感器、照度计和树莓派显示屏等电子元器件,设计了一套鲜切果品新鲜度可见光/近红外快速检测装置。硬件系统包括数据采集模块、光源模块、结果输出显示模块和控制器模块,软件实现处理数据、调用分级模型和反馈分级结果等功能。以鲜切苹果为例,采集24个红富士苹果样本在400~820nm波段的光谱反射率,并在室温下分别于0~2h、2.5~8h和8.5~30h3个时间段,对每一个待测样品进行4组光谱数据测量,共获取288个原始样本数据。以切开时长2h为分界线,将苹果样品分为2个等级。利用15点的S-G平滑卷积对反射光谱数据进行平滑处理后,使用核函数为高斯核函数(RBF)的支持向量机建立苹果新鲜度可见/近红外光谱检测分级模型,预测集准确率可达86.81%。该鲜切果品新鲜度可见/近红外快速检测装置可为果品新鲜度或切后存放时长的快速无损检测提供方法与技术支持。

关键词：鲜切果品无损检测可见/近红外光谱装置

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基于RED-NIR的主动光源叶绿素含量检测装置设计与试验

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 175-181,296页

作者：孙红邢子正张智勇龙耀威李民赞 ZHANG Qin 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 华盛顿州立大学精细农业及农业自动化研究中心普尔曼WA99350

为了无损和高效地检测作物叶绿素含量,设计了一种采用主动光源的双波长便携式叶绿素含量检测装置,获取作物在红色范围660nm附近的光谱深吸收和近红外850nm附近的光谱强反射特征。采集作物叶片的反射光信号,经转换、调制和放大后,利用灰... 详细信息

为了无损和高效地检测作物叶绿素含量,设计了一种采用主动光源的双波长便携式叶绿素含量检测装置,获取作物在红色范围660nm附近的光谱深吸收和近红外850nm附近的光谱强反射特征。采集作物叶片的反射光信号,经转换、调制和放大后,利用灰度标准板拟合反射率,660nm和850nm拟合的校正模型R2分别为0.993、0.979。光源稳定性与抗干扰性测试结果显示,660nm和850nm光源的稳定性均方差分别为0.0079和0.0044,误差率分别为2.378%和1.223%;抗干扰性的均方差分别为0.0099和0.0187,误差率分别为2.000%和4.360%。通过叶绿素浸提溶液配比,设计了叶绿素梯度与双波长反射率的相关性试验,结果显示,660nm和850nm与叶绿素浓度相关系数分别为-0.919和0.272。660nm附近叶绿素对光谱有深吸收的特征,将其作为主要测试波长;850nm附近是叶片结构和以环境光学响应为主,反射光与叶绿素相关性不强,将其作为检测的参比波长。以田间玉米苗期植株为试验对象,利用双波长采集作物反射率,计算归一化植被指数(NDVI)、差值植被指数(DVI)、比值植被指数(RVI)和土壤调整型植被指数(SAVI),其与SPAD仪器测量值的相关系数r分别为0.892、0.846、0.867、0.883。基于NDVI、DVI、RVI和SAVI建立SPAD多元线性回归模型,其决定系数R2为0.831。利用该装置提供的模型嵌入功能导入诊断模型可直接输出叶绿素诊断结果,为作物叶绿素含量快速检测提供支持。

关键词：叶绿素含量光学检测主动光源植被指数光谱分析

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基于RF-GSO的温室番茄自适应调光系统设计与试验

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 339-346页

作者：苏战战李莉李文军孟繁佳 SIGRIMIS N A 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 雅典农业大学农业工程系雅典11855

为满足温室番茄光环境的自适应调控,设计了基于RF-GSO(随机森林-萤火虫)模型的温室番茄自适应调光系统,实现温室中温度、CO2浓度、光照强度的实时采集,同时通过无线传感网络将信息传输到温室番茄自适应调光系统软件平台上,该平台可动态... 详细信息

为满足温室番茄光环境的自适应调控,设计了基于RF-GSO(随机森林-萤火虫)模型的温室番茄自适应调光系统,实现温室中温度、CO2浓度、光照强度的实时采集,同时通过无线传感网络将信息传输到温室番茄自适应调光系统软件平台上,该平台可动态显示实时环境参数,并能实现补光灯远程调控。采用RF-GSO算法对温室内番茄理想光照强度进行动态计算,并将其与传感器实测光照强度间的差值作为调控参数,实现温室内番茄光环境的自适应调控。试验结果表明,系统检测的光照强度与温室调光目标值的决定系数R2为0.955,均方根误差为2.168μmol/(m^2·s),系统丢包率为0.417%,说明基于RF-GSO的温室番茄自适应调光系统运行稳定、可靠。

关键词：番茄温室自适应调光随机森林-萤火虫算法无线传感网络

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基于动态K阈值的苹果叶片点云聚类与生长参数提取

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农业机械学报 2019年第4期50卷 163-169,178页

作者：刘刚张伟洁郭彩玲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 唐山学院机电工程系唐山063000

根据冠层点云的分布特征,提出一种基于动态K阈值的叶片点云聚类及生长参数提取方法。首先,采用地面三维激光扫描仪获取多站点云数据并完成配准、去噪和抽稀等预处理;然后,随机截取整株点云中的一枝作为研究对象,融合局部凹凸性算法(LCCP... 详细信息

根据冠层点云的分布特征,提出一种基于动态K阈值的叶片点云聚类及生长参数提取方法。首先,采用地面三维激光扫描仪获取多站点云数据并完成配准、去噪和抽稀等预处理;然后,随机截取整株点云中的一枝作为研究对象,融合局部凹凸性算法(LCCP)并改进K-means算法,提出基于动态K阈值的叶片点云聚类方法;最后,采用主成分分析方法(PCA)计算叶片点云法平面方向向量,并根据叶片边界点与中心点的位置关系,计算叶宽、叶长等生长参数。试验结果表明,与传统的点云聚类方法相比,本文方法能够在不损失枝干点云的前提下,精确地分割单叶片,保证了聚类结果的完整性和彻底性;与传统的降维方法相比,本文基于真实三维空间信息提取叶片生长参数能够较大程度提高提取准确性,为进一步评价果树冠层光照分布及果园智能化管理提供技术支持。

关键词：苹果树三维点云生长参数动态K阈值 LCCP算法 K-means算法

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基于颜色取样的苹果树枝干点云数据提取方法

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农业机械学报 2019年第10期50卷 189-196页

作者：郭彩玲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 唐山学院机电工程系唐山063000 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

为了快速提取苹果树冠层枝干三维点云数据,以不同生长时期苹果树冠层彩色点云数据为研究对象,提出了基于颜色取样的苹果树枝干点云数据提取方法。首先,提出了苹果树冠层彩色点云获取方法,利用Trimble TX8型地面三维激光扫描仪获取冠层... 详细信息

为了快速提取苹果树冠层枝干三维点云数据,以不同生长时期苹果树冠层彩色点云数据为研究对象,提出了基于颜色取样的苹果树枝干点云数据提取方法。首先,提出了苹果树冠层彩色点云获取方法,利用Trimble TX8型地面三维激光扫描仪获取冠层点云数据,同轴全景摄像机获取彩色全景图,采用贴图方法着色点云数据;然后,提取全景图像苹果树冠层区域R、G、B颜色分量信息,根据其分布规律建立枝干部分自适应分割阈值,并根据颜色阈值删除冠层中非枝干部分彩色点云数据;最后,在Geomagic软件中经过封装-创建流形-编辑多边形-填充孔-光滑等一系列操作重建枝干三维模型。苹果树提取枝干点云数据实验结果表明,本文方法点云删除率为75.74%,相对于人工枝干点云数据提取,侧枝数量平均准确率为93.34%,效率提高200倍以上,大大缩短了冠层枝干三维重建时间。本研究成果可为有叶苹果树枝干动力学模型建立提供技术基础。

关键词：苹果树冠层点云提取颜色取样枝干

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基于EMD的奶牛动态称量算法

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 305-312页

作者：冯宁宁刘刚张彦娥梅树立杨跚杰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

针对目前奶牛动态称量存在的问题,提出了一种基于经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)的动态称量算法。首先,对称量设备采集到的非线性、非平稳振荡信号进行数据预处理,得到有效信号;其次,对有效信号进行初判断,若符合预设... 详细信息

针对目前奶牛动态称量存在的问题,提出了一种基于经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)的动态称量算法。首先,对称量设备采集到的非线性、非平稳振荡信号进行数据预处理,得到有效信号;其次,对有效信号进行初判断,若符合预设条件即为走停状态,利用算术平均法求取均值;若不符合预设条件,则利用EMD算法区分动物的慢速行走、快速行走和剧烈运动行进状态,并计算动态称量值。实验中发现,剧烈运动状态下获取的数据波动很大,需进行滤波后再计算质量。实验结果表明,本文提出的动态称量算法可判断奶牛行进状态,计算得到的动态质量与静态质量相比,走停状态下误差率在0.16%以内,慢速行走、快速行走状态下误差率在1%以内,剧烈运动状态下误差率在1.35%以内。

关键词：奶牛质量经验模态分解动态称量算法振荡信号行进状态

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基质根区阻抗谱测量中补偿和耦合方法研究

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农业机械学报 2019年第6期50卷 288-298页

作者：王永千赵鹏飞范利锋王子洋黄岚王忠义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

根区阻抗谱技术可以很好地展现根区水分、生物量等动态变化。针对相邻激励策略下的基质根区100Hz^2MHz范围内阻抗谱测量中出现的问题,进行总结、分析,并提出了解决方法。进行了延长通道对测量的影响实验,分析对比了单端口网络和双端口... 详细信息

根区阻抗谱技术可以很好地展现根区水分、生物量等动态变化。针对相邻激励策略下的基质根区100Hz^2MHz范围内阻抗谱测量中出现的问题,进行总结、分析,并提出了解决方法。进行了延长通道对测量的影响实验,分析对比了单端口网络和双端口网络补偿策略,实验结果表明,纯基质的测量,单端口网络补偿方法是最佳选择,其步骤简洁且补偿效果显著。通过延长电极长度,使自然条件下阻抗谱可被准确测量的含水率变化范围增大,电极由3mm增长至8mm时,适用的含水率范围从8.35%增大至11.27%,是原有含水率范围的1.35倍,有效地减弱了含水率下降时对电极与基质耦合的影响。分析了不同电极长度下的数据差异以及电极几何参数的影响,结果表明,电极长度变化并未对数据的整体趋势变化造成显著影响。同时,对测量中高频时出现负电阻数据的原因进行了分析探讨。

关键词：阻抗谱基质通道补偿电极耦合负电阻

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基于Kinect相机的猪体理想姿态检测与体尺测量

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农业机械学报 2019年第1期50卷 58-65页

作者：司永胜安露露刘刚李保成河北农业大学信息科学与技术学院保定071001 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 中国农业大学农业部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为提高基于机器视觉的猪体体尺测量研究中的图像利用率和体尺测量效率,以长白猪和大白猪为研究对象,基于Kinect相机获取的猪体视频数据,提出了一种猪体理想姿态检测算法。该算法利用最小外接矩形法调整猪体为水平方向;利用投影法和差分... 详细信息

为提高基于机器视觉的猪体体尺测量研究中的图像利用率和体尺测量效率,以长白猪和大白猪为研究对象,基于Kinect相机获取的猪体视频数据,提出了一种猪体理想姿态检测算法。该算法利用最小外接矩形法调整猪体为水平方向;利用投影法和差分法识别头部和尾部位置,通过头部边界标记法判断是否耳部缺失;利用骨骼化算法结合霍夫变换算法检测猪体头部是否歪斜。在此基础上,设计了猪体体尺测量算法。针对养殖场获取的103组视频数据、俯视和侧视各52 016帧图像,进行了理想姿态检测及体尺测量。结果表明,检测出理想姿态2 592帧、漏报432帧、误报0帧,误报率较低;每帧图像的体长偏差与本组体长均值小于2. 3%,组内理想姿态帧之间差异较小,一致性较好;体宽测量的平均精确度为95. 5%,体高测量的平均精确度为96. 3%,体长测量的平均精确度为97. 3%,测量的平均准确度较高。本研究成果应用于基于机器视觉的猪体体尺测量,可提高图像利用率和体尺测量效率。

关键词：猪姿态检测体尺测量 Kinect相机视频图像处理

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基于支持向量机分类模型的奶牛行为识别方法

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 290-296页

作者：任晓惠刘刚张淼司永胜张馨月马丽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 河北农业大学信息科学与技术学院保定071001

针对奶牛行为监测耗费人力、监测精度低等问题,以无线传输颈环获得的数据为研究对象,提出了一种基于萤火虫算法优化支持向量机参数的奶牛行为分类方法。该方法利用萤火虫寻优算法优化支持向量机的参数,达到较高的分类精度。实验结果表明... 详细信息

针对奶牛行为监测耗费人力、监测精度低等问题,以无线传输颈环获得的数据为研究对象,提出了一种基于萤火虫算法优化支持向量机参数的奶牛行为分类方法。该方法利用萤火虫寻优算法优化支持向量机的参数,达到较高的分类精度。实验结果表明,无线传输颈环能够实时采集和传输奶牛颈部活动信息,并能有效区分不同奶牛的进食、反刍、饮水3种行为,适用性有了较大提高,其中,分类精度、灵敏度和准确率平均值分别达到97.28%、97.03%、98.02%。对比常规的支持向量机算法,本文方法对同一奶牛的分类精度、灵敏度、准确率平均值分别提高了13.39、28.2、18.8个百分点;不同奶牛的分类精度、灵敏度、准确率平均值分别提高了0.74、2.24、2.12个百分点。本文研究结果可为奶牛异常行为检测、疾病智能化预警提供技术支持。

关键词：奶牛反刍加速度传感器支持向量机行为分类

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基于骨架扫描策略的生猪热红外视频目标跟踪方法

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 256-260,242页

作者：马丽张旭东邢子正张馨月任晓惠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 河北农业大学信息科学与技术学院保定071001 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

为了解决生猪在运动过程中目标检测与跟踪误差较大的问题,提出了一种基于骨架扫描策略的生猪头部及躯干目标检测与跟踪方法。首先,检测热红外视频中生猪的通道区域,去除复杂背景的干扰;其次,对通道区域进行预处理,提取生猪的整体骨架;再... 详细信息

为了解决生猪在运动过程中目标检测与跟踪误差较大的问题,提出了一种基于骨架扫描策略的生猪头部及躯干目标检测与跟踪方法。首先,检测热红外视频中生猪的通道区域,去除复杂背景的干扰;其次,对通道区域进行预处理,提取生猪的整体骨架;再次,设计图像行列扫描策略,扫描骨架前端关键点,提取头部位置;最后,根据头部与身体的空间关系,检测躯干跟踪框的位置,同步实现头部和躯干的目标跟踪。利用采集到的50只生猪的视频数据,在MatlabR2014a平台上进行了测试,并与压缩感知跟踪、核相关滤波跟踪和快速判别尺寸空间跟踪等高效算法进行对比分析。结果表明,本文算法的平均跟踪帧速为31.63f/s,平均跟踪精确度为0.6752(阈值为20像素),分别比压缩感知跟踪、核相关滤波跟踪和快速判别尺寸空间跟踪算法高9.41、7.09、2.72个百分点。

关键词：生猪目标检测与跟踪热红外视频骨架提取

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