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基于点云精简的奶牛背部体尺测点自动提取方法 预览
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作者 张馨月 刘刚 +3 位作者 经玲 司永胜 任晓惠 马丽 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期267-275,共9页
为了解决奶牛点云体尺测点的自动提取问题,提出了基于点云精简的奶牛背部体尺测点自动提取方法。首先,搭建奶牛深度视频采集平台采集数据,对Kinect相机采集到的奶牛背部原始点云数据进行预处理,去除周围复杂背景;其次,采用主成分分析法... 为了解决奶牛点云体尺测点的自动提取问题,提出了基于点云精简的奶牛背部体尺测点自动提取方法。首先,搭建奶牛深度视频采集平台采集数据,对Kinect相机采集到的奶牛背部原始点云数据进行预处理,去除周围复杂背景;其次,采用主成分分析法计算局部平面法矢量和曲率,对奶牛背部点云进行精简,去除噪声点和冗余点,保留奶牛背脊部和边界轮廓的特征点;最后,根据奶牛背部体尺测点的几何特征和测点间的空间结构关系,对精简后的奶牛背部点云数据进行体尺测点的自动提取。采集了33头奶牛的完整背部深度视频数据,每头奶牛选取10帧,共计330帧试验数据。利用本文方法提取到的所有体尺测点的平均绝对误差均小于1.17cm,与非均匀网络法相比,经本文方法处理后的体尺测点提取时间缩短了33.72%。本文研究结果可为奶牛体尺自动化测量提供技术支持。 展开更多
关键词 奶牛 测点提取 体尺 KINECT 点云精简
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基质根区阻抗谱测量中补偿和耦合方法研究 预览
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作者 王永千 赵鹏飞 +3 位作者 范利锋 王子洋 黄岚 王忠义 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期288-298,共11页
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... 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。 展开更多
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RGB-D相机的蔬菜苗群体株高测量方法 预览
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作者 杨斯 高万林 +3 位作者 米家奇 吴梦柳 王敏娟 郑立华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期128-135,共8页
为实现工厂化育苗生产线上黄瓜苗群体株高的快速无损测量,提出一种基于RGB-D(RGB-Depth)相机的温室育苗盘中蔬菜苗株高参数原位测量方法。以黄瓜苗为观测对象,在苗的正上方0.75m处架设RGB-D相机,以获取黄瓜苗盘的俯视彩色图像、深度图... 为实现工厂化育苗生产线上黄瓜苗群体株高的快速无损测量,提出一种基于RGB-D(RGB-Depth)相机的温室育苗盘中蔬菜苗株高参数原位测量方法。以黄瓜苗为观测对象,在苗的正上方0.75m处架设RGB-D相机,以获取黄瓜苗盘的俯视彩色图像、深度图像以及彩色三维点云数据。在采集的俯视彩色三维点云中分割出单株幼苗点云集、并实现单株幼苗的定位是蔬菜苗群体株高原位测量的关键。根据RGB-D相机的成像原理,将滤波与聚类分割算法相结合,实现一种基于俯视的彩色三维点云数据处理方法,用于从穴盘幼苗群体点云集中分割出单株幼苗点云集。对黄瓜苗彩色三维点云数据的实验处理结果表明,条件滤波、颜色聚类以及统计滤波相结合的滤波算法能够更好地滤除土壤背景的点云集,欧氏距离聚类分割算法可以从滤除土壤背景后的点云中有效地分割出单株蔬菜苗点云集。最后,根据基于俯视的彩色三维点云数据的幼苗株高计算方法得出单株幼苗的株高。实验结果表明,黄瓜苗株高的平均测量误差为2.30mm,平均测量相对误差为7.69%,该结果可为苗期作物群体关键生长参数的提取提供有效的解决方案。 展开更多
关键词 工厂化育苗 无损测量 RGB-D相机 彩色三维点云 滤波 欧氏距离聚类
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基于Kinect相机的猪体理想姿态检测与体尺测量 预览 被引量:2
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作者 司永胜 安露露 +1 位作者 刘刚 李保成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期58-65,共8页
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... 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52016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2592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。 展开更多
关键词 姿态检测 体尺测量 Kinect相机 视频 图像处理
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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 预览
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作者 马丽 张旭东 +3 位作者 邢子正 张馨月 任晓惠 刘刚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期256-260,242共6页
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... 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。 展开更多
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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基于支持向量机分类模型的奶牛行为识别方法 预览
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作者 任晓惠 刘刚 +3 位作者 张淼 司永胜 张馨月 马丽 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期290-296,共7页
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... 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。 展开更多
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EMD的奶牛动态称量算法 预览
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作者 冯宁宁 刘刚 +2 位作者 张彦娥 梅树立 杨跚杰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期305-312,共8页
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... 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。 展开更多
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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基于RF-GSO的温室番茄自适应调光系统设计与试验 预览
8
作者 苏战战 李莉 +2 位作者 李文军 孟繁佳 SIGRIMIS N A 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期339-346,共8页
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... 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。 展开更多
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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核桃仁脂肪含量的近红外光谱无损检测 预览
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作者 马文强 张漫 +3 位作者 李源 杨莉玲 朱占江 崔宽波 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期374-379,共6页
为了实现核桃仁脂肪含量的快速无损检测,在1040~2560nm光谱范围内采集了核桃仁近红外光谱。首先,通过多元散射校正和标准正态化组合方法对原始光谱信息进行预处理,采用马氏距离法剔除异常样本;然后,运用竞争性自适应重加权采样算法与相... 为了实现核桃仁脂肪含量的快速无损检测,在1040~2560nm光谱范围内采集了核桃仁近红外光谱。首先,通过多元散射校正和标准正态化组合方法对原始光谱信息进行预处理,采用马氏距离法剔除异常样本;然后,运用竞争性自适应重加权采样算法与相关系数法相结合,进行特征波段筛选;最后,采用偏最小二乘回归和支持向量机回归算法建立了核桃仁脂肪含量的预测模型。结果显示,以筛选出的6个特征波段为输入,采用偏最小二乘回归算法建立的核桃仁脂肪质量分数预测模型的验证集决定系数为0.86,均方根误差为1.5849%;采用支持向量机回归算法建立的模型验证集决定系数为0.88,均方根误差为1.3716%;表明支持向量机回归算法的建模质量优于偏最小二乘回归算法。采用特征波段建立的支持向量机回归预测模型能大幅降低建模复杂度,实现核桃仁脂肪含量的快速无损检测。 展开更多
关键词 核桃仁 脂肪含量 近红外光谱 特征波段 支持向量机回归
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作物表型组学测量方法综述 预览 被引量:1
10
作者 仇瑞承 魏爽 +4 位作者 张漫 李寒 孙红 刘刚 李民赞 《中国农业文摘:农业工程》 2019年第1期23-36,55共15页
随着世界人口的增长,粮食安全问题变得日益严峻,培育新的作物品种是解决粮食危机的一种有效途径。传统的作物表型测量人工成本高,工作效率低,不能为育种学家提供充足的数据,阻碍了育种的发展,因此改进表型测量方法是十分迫切的。育种学... 随着世界人口的增长,粮食安全问题变得日益严峻,培育新的作物品种是解决粮食危机的一种有效途径。传统的作物表型测量人工成本高,工作效率低,不能为育种学家提供充足的数据,阻碍了育种的发展,因此改进表型测量方法是十分迫切的。育种学家多关注作物的形态学参数和生理学参数,多种传感器已经被应用于作物的参数测量。本文对一些表型参数测量方法进行了分析与比较,包括作物高度、叶片参数、株间距、叶绿素含量、水分胁迫指数、生物量等。同时,也对一些可用于多种参数测量的复合测量平台进行了总结。此外,本文指出了表型测量中的不足,应该改进当前的一些测量方法,以降低表型测量的成本,提高测量效率。 展开更多
关键词 作物表型 高通量 传感器 形态学参数 生理学参数
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基于消费级深度相机的玉米植株三维重建 预览 被引量:2
11
作者 劳彩莲 杨瀚 +1 位作者 李鹏 冯宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期222-228,共7页
根据植物表型分析对植物三维重建的需求,针对植物特征点不易提取而影响三维重建的问题,提出了一种基于深度相机的植物三维重建方法。首先,对深度相机进行内部参数标定和深度畸变矫正,以获取准确的深度信息;然后,固定好相机和转盘的相对... 根据植物表型分析对植物三维重建的需求,针对植物特征点不易提取而影响三维重建的问题,提出了一种基于深度相机的植物三维重建方法。首先,对深度相机进行内部参数标定和深度畸变矫正,以获取准确的深度信息;然后,固定好相机和转盘的相对位置,精确地计算出在当前深度相机的坐标空间下、转盘旋转一个固定角度θ对应的矩阵T;最后,按旋转角θ等间隔转动转盘,获取一系列点云,并结合矩阵T实现点云拼接,完成三维重建。通过与使用商业软件Skanect的重建结果进行对比,本文重建方法只需要配准一次,还原度更高,效率更好,鲁棒性更强,满足植物形态测量需求。 展开更多
关键词 玉米植株 深度相机 三维重建 配准
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基于颜色取样的苹果树枝干点云数据提取方法 预览
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作者 郭彩玲 刘刚 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2019年第10期189-196,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 苹果树 冠层 点云提取 颜色取样 枝干
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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 预览
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作者 刘刚 张伟洁 郭彩玲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期163-169,178共8页
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(LC... 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。 展开更多
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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基于车载三维激光雷达的玉米点云数据滤波算法 预览 被引量:1
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作者 张漫 苗艳龙 +3 位作者 仇瑞承 季宇寒 李寒 李民赞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期170-178,共9页
为支持表型参数测量和数字植物相关研究,对车载三维激光雷达获取的玉米点云数据进行分析处理,提出了一种基于统计分析的两次滤波算法。以大喇叭口期的京农科728和农大84玉米为研究对象,使用VLP 16型三维激光雷达采集田间玉米点云数据;... 为支持表型参数测量和数字植物相关研究,对车载三维激光雷达获取的玉米点云数据进行分析处理,提出了一种基于统计分析的两次滤波算法。以大喇叭口期的京农科728和农大84玉米为研究对象,使用VLP 16型三维激光雷达采集田间玉米点云数据;对点云数据进行直通滤波预处理,去除无关点后,进行第1次点云数据滤波处理,设置精确率和召回率阈值,选取参数组合;再对点云进行第2次滤波处理,确定精确率和召回率最优组合(110,0.9)、(6,1.2),边际组合(100,1.0)、(6,1.2)和(110,0.8)、(5,0.9),共3组参数组合;以3组验证集数据进行测试,结果表明:最优组合性能最优,可在京农科728和农大84玉米点云数据滤波中通用。 展开更多
关键词 玉米 激光雷达 点云 表型 滤波
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离心圆盘式撒肥机撒肥均匀性试验 预览
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作者 杨立伟 陈龙胜 +3 位作者 张俊逸 孙红 刘豪杰 李民赞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期108-114,共7页
为了开展基于作物实时传感器的田间变量作业离心圆盘式撒肥机的研究,综合考虑已设计的离心圆盘撒肥机的结构和机理,选取并分析撒肥高度、圆盘叶片位置角、肥料下落位置角3个关键参数对双圆盘离心撒肥机撒肥均匀性的影响。基于Design-Exp... 为了开展基于作物实时传感器的田间变量作业离心圆盘式撒肥机的研究,综合考虑已设计的离心圆盘撒肥机的结构和机理,选取并分析撒肥高度、圆盘叶片位置角、肥料下落位置角3个关键参数对双圆盘离心撒肥机撒肥均匀性的影响。基于Design-Expert的试验设计,进行了响应面分析试验和单因素试验,分析各因素对撒肥均匀性的影响。响应面分析试验结果表明,各因素对分布变异系数影响由大到小分别为下料位置角、撒肥高度、叶片位置角;经参数优化后,撒肥高度为68.80cm、下料位置角为60°、叶片位置角29.63°时,肥料分布变异系数最小,为9.95%;验证试验结果表明,分布变异系数预测值的平均值为9.95%,试验值的平均值为18.93%,平均相对误差为47.26%。单因素试验结果表明,单个因素变化下,撒幅范围内肥料质量分布变化明显;撒肥高度为70cm、下料位置角为30°,当叶片位置角取22.5°时,肥料分布变异系数最小,为22.87%;下料位置角30°、叶片位置角为22.5°,当撒肥高度取80cm时,肥料分布变异系数最小,为17.26%;以分布变异系数最小原则,撒肥高度为80cm、叶片位置角22.5°,当下料位置角取60°时,肥料分布变异系数最小,为15.76%。 展开更多
关键词 离心圆盘撒肥机 变量施肥 响应面分析 变异系数
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基于车载三维激光雷达的玉米叶面积指数测量 预览 被引量:1
16
作者 张漫 苗艳龙 +3 位作者 仇瑞承 季宇寒 李寒 李民赞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期12-21,共10页
为使用车载三维激光雷达快速获取作物的株高、叶面积指数(LAI)等作物形态参数,以玉米为研究对象,采用车载三维激光雷达点云数据,提出了一种基于玉米分层点云数量或分层点云数量与地面点云数量比值计算LAI的方法。使用车载平台获取京农科... 为使用车载三维激光雷达快速获取作物的株高、叶面积指数(LAI)等作物形态参数,以玉米为研究对象,采用车载三维激光雷达点云数据,提出了一种基于玉米分层点云数量或分层点云数量与地面点云数量比值计算LAI的方法。使用车载平台获取京农科728和农大84玉米的三维点云数据;对点云数据进行预处理,获得已测量LAI真值区域的点云数据;进行玉米植株点云与地面点云分割,根据地面起伏程度,基于随机一致性平面分割算法,将距离阈值设置为0.06m;依据玉米垂直结构分布,将玉米植株划分为上、中、下3层,计算每层点云数量并分别标记为H、M和L,同时,将上、中、下每层的点云数量与地面点云数量的比值标记为Hr、Mr和Lr,分别建立H、M、L和Hr、Mr、Lr与LAI真值的线性回归模型。试验结果表明:采用Hr、Mr变量建立的LAI二元线性回归测量模型最优,京农科728玉米训练集R2为0.931,验证集R^2为0.949;农大84玉米训练集R^2为0.979,验证集R2为0.984,本文方法可为田间快速测量LAI提供解决方案。 展开更多
关键词 玉米 叶面积指数 激光雷达 分层
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基于蚁群算法的多机协同作业任务规划 预览
17
作者 曹如月 李世超 +3 位作者 季宇寒 徐弘祯 张漫 李民赞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期34-39,共6页
为了实现对农田动态环境中多机协同导航作业的调度管理,开展了基于蚁群算法的多机协同作业任务规划研究。将多机协同作业任务规划分为2个环节:任务分配和任务序列规划。首先,采用全局与局部相结合的方法,综合考虑路径代价和任务执行能力... 为了实现对农田动态环境中多机协同导航作业的调度管理,开展了基于蚁群算法的多机协同作业任务规划研究。将多机协同作业任务规划分为2个环节:任务分配和任务序列规划。首先,采用全局与局部相结合的方法,综合考虑路径代价和任务执行能力,建立了多机协同作业任务分配模型;然后,通过对比分析任务序列规划问题和旅行商问题,利用蚁群算法建立了农机作业的任务序列规划模型;最后,利用Matlab平台对基于蚁群算法的任务序列规划进行了仿真试验,根据涿州试验农场的实际地块信息,设置多组不同的任务集合,分析蚁群算法优化路径、各代最佳路径长度和平均长度以及适应度进化曲线。仿真结果表明,基于蚁群算法进行任务序列优化可以有效地降低路径代价,提高作业效率,算法运行时间均小于1s,满足多机协同作业的实时性需求。 展开更多
关键词 多机协同 任务分配 任务序列规划 蚁群算法 仿真
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基于不同电机的拖拉机自动导航转向控制系统性能对比 预览
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作者 李世超 曹如月 +3 位作者 季宇寒 徐弘祯 张漫 李寒 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期40-49,共10页
为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机、伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了拖拉机自动转向执行机构,并配备了工控机PC... 为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机、伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了拖拉机自动转向执行机构,并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件,能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法,设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明,当拖拉机作业速度为0.8m/s时,两种实验条件下,步进电机导航系统的均方根误差分别为8.81cm和12.09cm,伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.85cm和10.55cm,步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.54cm和5.53cm,步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。 展开更多
关键词 自动导航 转向控制 电机选型 嵌套双闭环控制 PID控制算法
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基于电机驱动的定位施肥控制系统设计与试验 预览
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作者 赵硕 宗泽 刘刚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期91-95,114共6页
在准确的位置投入适量的肥料是满足农田精细施肥作业的基本需求。为了实现以玉米苗期根部位置为依据的定位施肥作业,设计了一种基于电机驱动的定位施肥控制系统,该系统硬件部分主要由上位机、下位机处理器、电机和驱动器组成。分析了定... 在准确的位置投入适量的肥料是满足农田精细施肥作业的基本需求。为了实现以玉米苗期根部位置为依据的定位施肥作业,设计了一种基于电机驱动的定位施肥控制系统,该系统硬件部分主要由上位机、下位机处理器、电机和驱动器组成。分析了定位施肥过程中的迟滞现象,建立了施肥位置滞后模型;将滞后距离作为提前量,实时置入控制系统,提出了阈值控制算法;最后,通过试验平台对该控制系统稳定性和准确性进行验证。试验结果表明,该控制系统在电机转速50~201r/min的范围内运行稳定,平均系统响应时间为0.8s。 展开更多
关键词 定位施肥 控制系统 电机驱动 设计 试验
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作物叶片叶绿素动态监测系统设计与试验 预览
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作者 张智勇 马旭颖 +3 位作者 龙耀威 李松 孙红 李民赞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期115-121,166共8页
为了实现作物生长过程中叶绿素的动态在线监测,设计开发了一款叶绿素在线检测传感器系统。应用可见-近红外(660、880nm)波段光谱检测植物叶绿素含量的体积小、功耗低的模块,通过AD转换电路、数字滤波电路得到叶片反射光数字信号,利用灰... 为了实现作物生长过程中叶绿素的动态在线监测,设计开发了一款叶绿素在线检测传感器系统。应用可见-近红外(660、880nm)波段光谱检测植物叶绿素含量的体积小、功耗低的模块,通过AD转换电路、数字滤波电路得到叶片反射光数字信号,利用灰度板对反射光信号进行反射率校准,660nm和880nm波段的反射率校正模型的R2分别为0.9996和0.9995;取10个不同等级叶绿素溶液样本共80个,使用国标法检测叶绿素含量后将溶液倒入无纺布开展叶绿素梯度仿真测量。叶绿素检测模块测量双波长反射率后,分别计算归一化差值植被指数(NDVI)和叶绿素指标SPAD指数值。建立相应的叶绿素含量检测数学模型,其决定系数R2分别为0.9557、0.9587。开展活体植株叶绿素检测验证试验,叶片原位光谱测量后,再将叶片剪碎,使用国标法测量叶绿素真实值,检测样本与真实值的相关系数分别为0.8887、0.8745。进而开展在线动态监测试验,实时监测水肥胁迫组和正常水肥管理对照组玉米幼苗植株,监测90h内的叶绿素含量变化,可知,相同管理条件下植株叶绿素含量变化规律大致相同,受水肥胁迫的影响,水肥胁迫组的叶绿素浓度呈下降趋势。证明了传感器系统在线监测作物叶绿素动态的可行性,可为农作物生长与胁迫动态监测提供技术支持。 展开更多
关键词 叶绿素含量 动态监测 光谱分析 物联网
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