检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2015年第S1期46卷 201-207页

作者：季宇寒李婷张漫沙莎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

CO_2是植物进行光合作用的重要原料,合理增施可提高作物的光合速率。为实现温室CO_2气肥的精细管理,设计了基于无线传感器网络(WSN)的温室CO_2气肥调控系统。该系统由监控节点、智能网关和远程管理软件组成,其中监控节点能够自动实时监... 详细信息

CO_2是植物进行光合作用的重要原料,合理增施可提高作物的光合速率。为实现温室CO_2气肥的精细管理,设计了基于无线传感器网络(WSN)的温室CO_2气肥调控系统。该系统由监控节点、智能网关和远程管理软件组成,其中监控节点能够自动实时监测温室环境信息(CO_2浓度、光照强度、空气温湿度和土壤温湿度),并控制CO_2增施气阀的开关;智能网关不仅能实现监控节点与远程管理软件之间的通信,还可在本地实现对温室环境信息的显示与存储,以及CO_2增施调控等操作;远程管理软件除了具备基本的数据接收、存储和查询功能外,还可通过建立的光合速率预测模型对CO_2气肥实现远程自动调控。本文以番茄为研究对象,采用开发的系统实时获取环境信息,使用LI-6400XT光合速率仪获取单叶净光合速率,建立了基于支持向量机(SVM)的番茄光合速率预测模型。为了提高预测模型的通用性,实验将苗后期番茄在4个CO_2浓度梯度进行培育,其中C1、C2、C3分别进行700、1 000、1 300μmol/mol浓度的CO_2增施,CK为对照组(CO_2浓度约为450μmol/mol)。数据分析采用SVM算法,以多种环境信息作为输入变量,以单叶净光合速率作为输出变量,得到光合速率预测模型。经过测试与验证,CO_2浓度调控系统能够稳定可靠地采集温室环境信息,适合应用在温室环境中;光合速率模型预测值和实测值相关系数为0.981 5,均方根误差为1.092 5μmol/(m^2·s),具有较好的预测效果,为温室番茄CO_2定量增施调控提供了依据。

关键词：温室 CO2调控系统无线传感器网络

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基于点云配准的果树快速三维重建(英文)

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农业工程学报 2015年第S2期31卷 137-144页

作者：麦春艳郑立华李民赞中国农业大学"现代精细农业系统集成"教育部重点实验室北京100083

旨在为果园生产管理提供果树三维可视化基础数据,该文提出了一种基于点云配准的自然光照环境下的果树三维重构方法。首先,利用RGB-D相机采集不同视角下的果树彩色图像和深度图像,并通过信息融合获取相应视角下果树的三维点云数据;第二,... 详细信息

旨在为果园生产管理提供果树三维可视化基础数据,该文提出了一种基于点云配准的自然光照环境下的果树三维重构方法。首先,利用RGB-D相机采集不同视角下的果树彩色图像和深度图像,并通过信息融合获取相应视角下果树的三维点云数据;第二,对果树原始点云进行去背景和滤波等预处理,利用归一化对齐径向特征NARF(Normal Aligned Radial Feature)算法计算每片点云中的关键点,并在关键点初运用快速点特征直方图FPFH(Fast Point Feature Histograms)描述子得到关键点的特征向量。通过计算比较两片点云的FPFH特征,寻找两片相邻点云之间的空间映射关系,利用随机抽样一致性RANSAC(RANdom SAmple Consensus)算法提纯映射关系并完成相邻两片点云的初始配准;第三,在初始配准的基础上,利用迭代最近点ICP(Iterative Closest Point)算法完成点云的精确配准;最后,利用上述点云初始配准和精确配准方法对果树多片点云进行全局配准并完整重构果树的三维点云图像。针对配准过程中时间消耗过大的问题,该文提出了基于OpenMP技术对配准进行加速的方法。结果表明,该文所提出的果树三维重构方法具有较高的准确性,配准的平均距离误差为0.0068 m;同时,在不影响配准精度和稳定性的前提下大幅提高了果树三维重建的效率。

关键词：图像重构三维立体视觉果树初始配准迭代最近点 OpenMP技术

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针对车载高通量平台的玉米冠层有效图像识别方法

针对车载高通量平台的玉米冠层有效图像识别方法

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2016中国农业机械学会国际学术年会

作者：孙红程萌杨玮李民赞杨立伟 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 美国华盛顿州立大学精细农业及农业自动化研究中心WA99350

为了快速获取大田玉米作物生长信息，利用车载式作物冠层多光谱图像高通量获取系统，在行进中自动拍摄了327 组玉米苗期冠层可见光-近红外图像。在高通量数据采集中，一方面田间拍摄的作物冠层数据包含残留秸秆、杂草、土壤等干扰信息... 详细信息

为了快速获取大田玉米作物生长信息，利用车载式作物冠层多光谱图像高通量获取系统，在行进中自动拍摄了327 组玉米苗期冠层可见光-近红外图像。在高通量数据采集中，一方面田间拍摄的作物冠层数据包含残留秸秆、杂草、土壤等干扰信息，会导致后续作物生长参数诊断精度不高;另一方面，测量中作物株间距、平台移动速度与传感器采集频率的变化使得采集数据中存在纯土壤背景、秸秆和杂草等无效样本数据。

关键词：多光谱图像图像分割支持向量机图像识别玉米冠层

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冬枣氮素含量预测模型中特征波长选择方法的应用(英文)

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农业工程学报 2015年第S2期31卷 164-168页

作者：杨玮李民赞郑立华孙红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

为了提高近红外光谱法快速测定枣叶氮含量的准确性和鲁棒性。采用偏最小二乘法建立了冬枣叶片氮含量近红外光谱模型。模型的相关系数为0.799,均方根误差为0.055。整个光谱区域包含了许多与冬枣氮含量无关的光谱变量。冗余信息的存在降... 详细信息

为了提高近红外光谱法快速测定枣叶氮含量的准确性和鲁棒性。采用偏最小二乘法建立了冬枣叶片氮含量近红外光谱模型。模型的相关系数为0.799,均方根误差为0.055。整个光谱区域包含了许多与冬枣氮含量无关的光谱变量。冗余信息的存在降低了模型的预测性能。所以采用间隔偏最小二乘(IPLS)结合遗传算法和模拟退火算法来选择冬枣叶片氮含量的特征波长。用凯氏定氮法测定冬枣叶样品的氮含量。试验选用15棵枣树,每棵树5个叶片作为试验对象。用于光谱测量的仪器是ASD光谱仪,测试仪在350~2 500 nm波长范围内,光谱分辨率为1 nm。在数据采集前使用了白板进行校正(标准白板反射系数为1),每个样品测量了5次,取平均值作为样品的相对反射率。遗传算法结合间隔偏最小二乘法选取的4个特征波长为685,689,781,783 nm。根据这4个波长,建立了冬枣叶片氮含量近红外光谱模型。模型预测相关系数为0.9175,预测均方根误差为0.063。利用模拟退火算法,建立了7个波长的冬枣叶片氮含量的近红外光谱模型。模型的相关系数为0.9301,均方根误差为0.052。因此,近红外光谱结合光谱选择方法的特点,可以有效地提高模型的精度,使模型更实用。但光谱选择方法的特点并不普遍。基于单波长变量选择的模型更为敏感,更适用于均匀采样。基于波长间隔选择的模型抗干扰能力相对较强,但更适合于不均匀采样。因此,基于状态与模型相结合的特征选择可以更好地应用于模型。

关键词：氮光谱分析模型冬枣光谱数据偏最小二乘法遗传算法模拟退火算法

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土壤铅元素快速检测系统的设计及试验

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中国农业大学学报 2015年第1期20卷 157-163页

作者：张志豪王志强王辉段玉瑶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/农业部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为快速、低成本地获取土壤铅元素含量信息,设计开发一种土壤铅元素快速检测系统。该系统基于阳极溶出伏安法检测原理设计,由土壤铅元素检测仪和上位机数据处理软件组成。土壤铅元素检测仪基于阳极溶出伏安法检测原理设计,以MSP430混合... 详细信息

为快速、低成本地获取土壤铅元素含量信息,设计开发一种土壤铅元素快速检测系统。该系统基于阳极溶出伏安法检测原理设计,由土壤铅元素检测仪和上位机数据处理软件组成。土壤铅元素检测仪基于阳极溶出伏安法检测原理设计,以MSP430混合信号处理器为控制核心,集恒电势仪、电流-电压转换放大电路、电源模块为一体,通过RS232串口通信协议与上位机连接。上位机数据处理软件负责向检测仪发送指令和检测参数,并接收检测仪采集到的数据,进行数据分析。使用标准铅离子溶液进行检测试验,结果表明:该土壤铅元素快速检测系统检测得到的溶出峰电流与铅离子浓度具有良好的线性度,相关系数R2=0.995 1。采用该检测系统对取自不同种植区的16个土壤样本的浸提液进行铅离子浓度检测,其检测结果与原子吸收光谱法检测结果的相对误差<8%,且具有很好的重复性。该系统能够实现农田土壤铅元素的快速检测。

关键词：土壤铅电化学分析快速检测

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基于三维点云颜色特征的苹果树冠层光照分布计算方法

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农业机械学报 2015年第6期46卷 263-268页

作者：马晓丹郭彩玲张雪马丽张丽娇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 黑龙江八一农垦大学信息技术学院大庆163319

合理的果树冠层结构有利于获取充足的光照,对提升果实产量及品质具有重要意义。为了揭示果树冠层光照分布规律,以自由纺锤形苹果树为研究对象,以目标图像的颜色变化与光照强弱存在相关性为理论依据,首先利用Trimble TX5型地面三维激光... 详细信息

合理的果树冠层结构有利于获取充足的光照,对提升果实产量及品质具有重要意义。为了揭示果树冠层光照分布规律,以自由纺锤形苹果树为研究对象,以目标图像的颜色变化与光照强弱存在相关性为理论依据,首先利用Trimble TX5型地面三维激光扫描仪以'顶视法'获取叶幕稳定期苹果树冠层三维点云,按照实际苹果树冠层划分方法,提取三维点云空间不同区域的颜色特征,针对自然环境下苹果树冠层颜色特征具有复杂性和模糊性,不能采用精确、定量的符号对其进行描述的不足,构建以颜色特征为输入、相对光照强度为输出的模糊神经网络,以此作为苹果树冠层光照分布预测模型。试验结果表明:提出的基于三维点云颜色特征的光照分布计算方法具有较好的可行性,预测精度为80.57%,能够为科学合理的苹果树修剪和整形提供技术支撑。

关键词：苹果树冠层颜色特征三维点云光照分布计算模糊神经网络

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微量乐果农药残留比色光谱快速检测方法

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光谱学与光谱分析 2015年第7期35卷 2029-2033页

作者：李文孙明李民赞孙红 “现代精细农业系统集成研究”教育部重点实验室中国农业大学北京100083 北京工商大学计算机与信息工程学院北京100048

为快速、安全地检测常用有机磷农药乐果的残留,根据乐果含有硫基,和氯化钯反应生成黄色络合物硫化钯的原理,使用乙酸代替常用的浓盐酸溶解氯化钯,配置成氯化钯乙酸溶液作为比色剂,与不同浓度的乐果乳油分别发生显色反应。采集显色反应... 详细信息

为快速、安全地检测常用有机磷农药乐果的残留,根据乐果含有硫基,和氯化钯反应生成黄色络合物硫化钯的原理,使用乙酸代替常用的浓盐酸溶解氯化钯,配置成氯化钯乙酸溶液作为比色剂,与不同浓度的乐果乳油分别发生显色反应。采集显色反应后溶液的吸光度谱图表明：用乙酸代替浓盐酸作为氯化钯溶剂效果更理想,在300-900nm波段的吸收光谱可以区分0.5mg·kg-1的农药浓度,满足国标GB2763—2012规定的部分水果及蔬菜中农残的检测要求。随机配置40个0.5-88mg·kg-1样本浓度,对比SG等预处理效果,分别用PCA和PLS方法建立预测模型,30个作为建模集,10个作为验证集。在350-900nm波段建立的模型相关系数r较低。根据吸光度谱图计算出乐果的相关系数在458nm处达到最大值0.957 2,由此分别选取特征区间453-463和400-600nm。经过比较得出以下结论：经过SG等预处理后,在400-600nm波段,使用PLS方法建立的模型在主成分为4时最优,其训练集r=0.994 1,RMSEP=2.770,验证集r=0.9933,RMSEP=2.214。该方法操作安全,显色反应时间为2min,为进一步研究快速、安全的有机磷农药实用检测仪器提供了理论与技术支撑。

关键词：乐果农药残留氯化钯比色法光谱分析快速检测

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基于图像剪切波变换的麦田区域杂草识别方法研究

基于图像剪切波变换的麦田区域杂草识别方法研究

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2016中国农业机械学会国际学术年会

作者：王海华朱梦婷李莉王丽燕梅树立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 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

杂草是影响我国农作物产量的主要危害之一，常见的利用图像处理技术进行杂草识别的方法主要是针对行间与株间杂草，而针对植株区分度较差的麦田苗期区域杂草识别的问题，传统图像采集与分析设备很难发挥作用，同时也满足不了非人工喷洒... 详细信息

杂草是影响我国农作物产量的主要危害之一，常见的利用图像处理技术进行杂草识别的方法主要是针对行间与株间杂草，而针对植株区分度较差的麦田苗期区域杂草识别的问题，传统图像采集与分析设备很难发挥作用，同时也满足不了非人工喷洒农药等作业需求。剪切波变换是一种多尺度多方向的分析方法，具有方向无关性特点，能够自适应的识别纹理特征。

关键词：麦苗区域杂草识别剪切波变换灰度共生矩阵

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玉米中耕除草复合导航系统设计与试验

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农业机械学报 2015年第S1期46卷 8-14页

作者：张漫项明魏爽季宇寒仇瑞承孟庆宽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 农业部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了实现玉米中耕除草过程中的自动导航作业,提高自动除草的效率和准确性,设计了一种玉米中耕除草复合导航系统。系统由基于GNSS的农机自动导航部分和基于机器视觉的农具自动导航部分组成,可通过GNSS位置信息进行农机自动导航,同时根据... 详细信息

为了实现玉米中耕除草过程中的自动导航作业,提高自动除草的效率和准确性,设计了一种玉米中耕除草复合导航系统。系统由基于GNSS的农机自动导航部分和基于机器视觉的农具自动导航部分组成,可通过GNSS位置信息进行农机自动导航,同时根据摄像头获取的玉米作物行信息控制农具铲刀进行行间除草。对农机的转向控制部分和前轮转角检测部分进行了机械改装,以PLC和步进电机驱动器为基础设计了农机转向控制电路和农具液压控制电路;以横向偏差和横向偏差变化率作为模糊控制的输入变量设计了自适应模糊控制方法;采用摄像头获取玉米作物行,通过扫描滤波方法进行作物行检测。农机独立导航除草试验和农机具复合导航试验结果表明:在车速为0.6 m/s时,农机自动导航最大横向偏差为10.04 cm,平均偏差为4.62 cm;农机具复合导航时的最大偏差为6.35 cm,平均偏差为2.73 cm;农机具复合导航系统能较好地满足玉米中耕除草的要求。

关键词：玉米中耕除草复合导航 GNSS 机器视觉

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基于DSP和MCU的农机具视觉导航终端设计

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农业机械学报 2015年第S1期46卷 21-26页

作者：项明魏爽何洁仇瑞承张漫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 农业部农业信息获取技术重点实验室北京100083

农机具导航可以提高作业的精度和适应性。针对当前导航终端多基于工控机开发,成本相对较高,不利于在农业生产中大规模推广等问题,设计了一种基于DSP和MCU的农机具视觉导航终端,用于玉米中耕锄草自动导航作业。其中,DSP作为核心处理器,... 详细信息

农机具导航可以提高作业的精度和适应性。针对当前导航终端多基于工控机开发,成本相对较高,不利于在农业生产中大规模推广等问题,设计了一种基于DSP和MCU的农机具视觉导航终端,用于玉米中耕锄草自动导航作业。其中,DSP作为核心处理器,负责农作物的图像采集、作物行检测和导航线提取;MCU负责作业流程的管理、GNSS位置信息的接收、存储和转发以及向执行单元发送控制指令等。针对导航终端中所涉及的串口、网络以及CAN总线之间的通信问题,制定了相应的协议规范;按照系统集成优化设计方法,构建了农机具视觉导航终端系统,保证了系统运行稳定性;对图像进行预处理后,采用基于边缘检测和扫描滤波的导航线检测算法提高了农机具导航线检测的精度和处理效率;针对农田玉米中耕锄草试验,设计了导航线算法适应性试验、偏移量测试试验和系统对比试验。结果表明:系统能够较好地适应有杂草和株数稀疏等农田环境下的测试工作;对偏移量检测的平均误差为1.29 cm,最大误差为4.1 cm;对比PC端和ARM端的导航算法运行速度,系统具有较好的实用性和经济可行性。

关键词：农机具导航机器视觉作物行检测 DSP

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