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基于无人机多光谱遥感的玉米根域土壤含水率研究 预览
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作者 张智韬 谭丞轩 +3 位作者 许崇豪 陈硕博 韩文霆 李宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期246-257,共12页
及时获取农田作物根域土壤墒情是实现精准灌溉的基础和关键。以内蒙古自治区达拉特旗昭君镇试验站大田玉米为研究对象,利用无人机遥感系统,分别在玉米营养生长期(Vegetative stage,V期)、生殖期(Reproductive stage,R期)和成熟期(Matura... 及时获取农田作物根域土壤墒情是实现精准灌溉的基础和关键。以内蒙古自治区达拉特旗昭君镇试验站大田玉米为研究对象,利用无人机遥感系统,分别在玉米营养生长期(Vegetative stage,V期)、生殖期(Reproductive stage,R期)和成熟期(Maturation stage,M期)获得7次玉米冠层多光谱正射影像,并同步采集玉米根域不同深度土壤含水率(Soil moisture content,SMC);然后,采用灰色关联法对提取的多种植被指数(Vegetation index,VI)进行筛选,选取与土壤含水率敏感的植被指数;最后,分别采用多元混合线性回归(Cubist)、反向传播神经网络(Back propagation neural network,BPNN)和支持向量机回归(Support vector machine regression,SVR)等机器学习方法,构建不同生育期的敏感植被指数与土壤含水率的关系模型。结果表明,3种机器学习方法中SVR模型在各生育期的建模与预测精度均最优,BPNN模型次之,Cubist模型最差;其中SVR模型在M期效果最优,其建模集和验证集R^2分别为0.851和0.875,均方根误差(Root mean square error,RMSE)均为0.7%,标准均方根误差(Normalized root mean square error,nRMSE)分别为8.17%和8.32%,R期效果最差,其建模集和验证集R^2分别为0.619和0.517。 展开更多
关键词 玉米 土壤含水率 无人机遥感 植被指数 机器学习
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基于响应面和遗传算法的尾座式无人机结构参数优化 预览
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作者 刘文帅 姚小敏 +3 位作者 李超群 张梦飞 淡煦珈 韩文霆 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期88-95,共8页
设计了一种垂直起降尾座式无人机,利用中心组合试验(Central composite design,CCD)对无人机的翼展长、后掠角、小翼高和小翼厚4个结构参数进行设计,构建了25组样本点。利用ANSYS CFX进行升阻比和阻力数值模拟,通过Design-Expert软件建... 设计了一种垂直起降尾座式无人机,利用中心组合试验(Central composite design,CCD)对无人机的翼展长、后掠角、小翼高和小翼厚4个结构参数进行设计,构建了25组样本点。利用ANSYS CFX进行升阻比和阻力数值模拟,通过Design-Expert软件建立无人机结构参数与升阻比、阻力的响应面模型,其中升阻比随着翼展长和小翼高的增加而增大,后掠角和小翼高对升阻比的影响较小,当攻角为4°~8°时,升阻比随小翼厚的增加而减小,当攻角为10°~12°时,升阻比随小翼厚的增加而增大;阻力随着翼展长和小翼厚的增加而增大,随小翼高的增加而减小,随后掠角的增加先增大后减小。以升阻比最大和阻力最小为优化目标,采用多目标遗传算法进行结构参数优化,得到最优结构参数为:翼展长1 123 mm、后掠角34°、小翼高39 mm、小翼厚3 mm,与原始样机相比升阻比提高了12.4%,阻力降低了5.3%。采用风洞试验对响应面模型进行了验证,其中升阻比和阻力的数值模拟相对误差小于8.0%,响应面模型相对误差小于3%,表明响应面模型具有较高的精度和良好的通用性,可用于垂直起降尾座式无人机的优化设计。 展开更多
关键词 尾座式无人机 结构优化 遗传算法 响应面
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基于全卷积神经网络的灌区无人机正射影像渠系提取 预览
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作者 张宏鸣 王斌 +3 位作者 韩文霆 杨江涛 蒲攀 蔚继承 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期241-248,共8页
为快速准确获取灌区渠系分布信息,科学调配区域农业水资源、提高水资源利用率,通过基于全卷积神经网络(Fully convolutional networks,FCN)的语义分割模型进行渠系轮廓提取。利用无人机采集正射影像并进行标注,以VGG 19网络为基础,通过... 为快速准确获取灌区渠系分布信息,科学调配区域农业水资源、提高水资源利用率,通过基于全卷积神经网络(Fully convolutional networks,FCN)的语义分割模型进行渠系轮廓提取。利用无人机采集正射影像并进行标注,以VGG 19网络为基础,通过多尺度特征融合的方式实现FCN-8s结构,使用Tensorflow深度学习框架构建FCN渠系提取模型;对数据集进行数据增强,分割后放入FCN模型中训练、测试。实验结果显示,针对不同复杂程度的测试区域,FCN模型的提取准确度、完整度、精度均高于支持向量机方法和改进霍夫变换方法,均值分别为95.78%、92.29%、89.45%。结果表明,该方法能够实现灌区渠系轮廓的高精度提取,具有较好的泛化性和鲁棒性。 展开更多
关键词 渠系 提取 全卷积神经网络 无人机 正射影像 语义分割
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基于Sentinel多源数据的农田地表土壤水分反演模型构建与验证 预览
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作者 郭交 刘健 +1 位作者 宁纪锋 韩文霆 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期71-78,共8页
土壤水分是影响水文、生态和气候等环境过程的重要参数,而微波遥感是农田地表土壤水分测量的重要手段之一。针对微波遥感反演农田地表土壤水分受植被覆盖影响较大的问题,该文基于Sentinel-1和Sentinel-2多源遥感数据,利用Oh模型、支持... 土壤水分是影响水文、生态和气候等环境过程的重要参数,而微波遥感是农田地表土壤水分测量的重要手段之一。针对微波遥感反演农田地表土壤水分受植被覆盖影响较大的问题,该文基于Sentinel-1和Sentinel-2多源遥感数据,利用Oh模型、支持向量回归(support vector regression,SVR)和广义神经网络(generalized regression neural Network,GRNN)模型对土壤水分进行定量反演,以减小植被影响,提高反演精度。结果表明:通过水云模型去除植被影响后的Oh模型反演精度有所提高。加入不同植被指数的SVR和GRNN模型的反演效果总体优于Oh模型,基于SVR模型的多特征参数组合(双极化雷达后向散射系数、海拔高度、局部入射角、修改型土壤调整植被指数)反演效果最优,其测试集相关系数和均方根误差分别达到了0.903和0.015cm^3/cm^3,为利用多源遥感数据反演农田地表土壤水分提供了参考。 展开更多
关键词 土壤水分 模型 遥感 反演 多源数据 SENTINEL
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玉米作物系数无人机遥感协同地面水分监测估算方法研究 预览
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作者 张瑜 张立元 +3 位作者 Zhang Huihui 宋朝阳 蔺广花 韩文霆 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期83-89,共7页
该文研究不同水分胁迫条件下无人机遥感与地面传感器协同估算玉米作物系数的可行性。利用自主研发的六旋翼无人机遥感平台搭载多光谱传感器获取内蒙古达拉特旗昭君镇试验站不同水分胁迫下大田玉米冠层光谱影像,计算植被指数,采用经气象... 该文研究不同水分胁迫条件下无人机遥感与地面传感器协同估算玉米作物系数的可行性。利用自主研发的六旋翼无人机遥感平台搭载多光谱传感器获取内蒙古达拉特旗昭君镇试验站不同水分胁迫下大田玉米冠层光谱影像,计算植被指数,采用经气象因子和作物覆盖度校正后的FAO-56双作物系数法计算玉米的作物系数,研究作物系数与简单比值植被指数(simple ratio index,SR)、叶面积指数(leaf area index,LAI)和表层土壤含水率(surface soil moisture,SM)的相关关系,结果表明,作物系数与SR、LAI和SM的相关程度与水分胁迫程度有关,但均呈现出显著或极显著的线性关系,说明了基于这些指标建立作物系数估算模型的可能性。利用逐步回归分析方法建立了作物系数的估算模型,其估算模型,修正的决定系数、均方根误差和归一化的均方根误差分别为0.63、0.21、25.16%。经验证,模型决定系数、均方根误差和归一化的均方根误差分别为0.60、0.21、23.35%。研究结果可为利用无人机多光谱遥感平台进行作物系数估算提供技术参考。 展开更多
关键词 土壤水分 胁迫 无人机 作物系数 比值植被指数 叶面积指数
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有机物料还田对土壤导水导气性的综合影响 预览
6
作者 赵丽丽 李陆生 +2 位作者 蔡焕杰 石小虎 薛少平 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1045-1057,共13页
【目的】综合分析不同有机物料还田对土壤透水通气能力的影响,对改善作物根区土壤水分和空气环境,提高土壤生产力具有重要意义。【方法】本研究在陕西关中平原?土上开展了2年(2014年6月至2016年6月)田间小区定位试验,以单施化肥为对照,... 【目的】综合分析不同有机物料还田对土壤透水通气能力的影响,对改善作物根区土壤水分和空气环境,提高土壤生产力具有重要意义。【方法】本研究在陕西关中平原?土上开展了2年(2014年6月至2016年6月)田间小区定位试验,以单施化肥为对照,分析不同有机物料(麦秆、麦壳、土粪和生物肥)配施化肥对0—30 cm土层土壤孔隙性、导水性和导气性的影响,并运用主成分分析综合评价土壤导水导气性。【结果】有机物料还田可改善土壤孔隙性,促进土壤已有孔隙向较大孔隙发育,尤其在0—10 cm和20—30 cm土层,土壤大孔隙较对照显著(P<0.05)增加12.3%—136.4%;而在10—20 cm土层仅增施麦秆2年后土壤大孔隙显著(P<0.05)增加。有机物料还田显著(P<0.05)提高了0—10 cm和10—20 cm土壤导水性,增加土壤初渗率、稳渗率、平均入渗率、90 min累积入渗量和饱和导水率,其中增施麦秆在0—10 cm土层增幅最大,较对照增加5.3—8.8倍,增施生物肥在10—20 cm土层增幅最大,较对照增加2.0—4.5倍;增施生物肥也显著改善了20—30 cm土层土壤导水性。在土壤导气性方面,增施麦秆和麦壳较对照显著(P<0.05)提高0—10 cm土层土壤孔隙连通性进而增加土壤导气率;而增施生物肥较对照显著(P<0.05)提高了10—20 cm和20—30 cm土层的土壤导气率。通过主成分分析综合评价0—30 cm土层土壤导水导气性,结果表明0—10 cm土层增施麦秆最优;10—20 cm和20—30 cm土层增施生物肥最优。【结论】综合考虑,增施生物肥是关中平原相对较好的有机物料还田方式,对10—30 cm土层导水导气性的综合改善效果最优,可有效缓解?土亚表层紧实化,改善根区土壤的透水通气效能。 展开更多
关键词 有机物料 孔隙性 入渗性能 饱和导水率 导气率 主成分分析
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黑小豆超微全粉对面团流变学特性及馒头品质的影响 被引量:1
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作者 王军 程晶晶 +3 位作者 王周利 袁亚宏 郭康权 岳田利 《中国食品学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期103-110,共8页
以不同比例的黑小豆超微全粉替代小麦粉,研究黑小豆超微全粉对配粉糊化特性、面团流变学特性及馒头品质的影响。结果表明,随着黑小豆全粉添加量的增加,配粉各项黏度值和峰值时间均显著降低,糊化温度升高。配粉的吸水率增加,面团形成时... 以不同比例的黑小豆超微全粉替代小麦粉,研究黑小豆超微全粉对配粉糊化特性、面团流变学特性及馒头品质的影响。结果表明,随着黑小豆全粉添加量的增加,配粉各项黏度值和峰值时间均显著降低,糊化温度升高。配粉的吸水率增加,面团形成时间、稳定时间和粉质指数先增加后降低。面团拉伸曲线面积和拉伸阻力先增加后降低,延伸度显著降低。试验中拉伸比例在1.2~1.3比较合适。添加黑小豆全粉使馒头的外观、组织结构、色泽和弹韧性得分均降低,比容、黏性及气味和滋味差异不显著。馒头的硬度和咀嚼性显著增加,黏附性先降低后增加,内聚性、弹性和回复性均无显著变化。图像分析指标除气孔延长度外均差异显著。图像分析法可定量描述馒头的内部气孔结构,对馒头品质的评价更加准确、客观。黑小豆全粉的添加量以5%~10%为宜。 展开更多
关键词 黑小豆 超微全粉 流变学特性 馒头 图像分析
小麦倒伏信息无人机多时相遥感提取方法 预览 被引量:1
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作者 李广 张立元 +3 位作者 宋朝阳 彭曼曼 张瑜 韩文霆 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期211-220,共10页
采用两期无人机可见光遥感图像,对灌浆期冬小麦倒伏图像特征及倒伏信息提取方法进行研究。从增强图像空间域方面,对图像进行二次低通滤波,获取地物散点图,以散点存在明显分界线为判定标准,选出小麦倒伏信息提取的单特征,对两单特征线性... 采用两期无人机可见光遥感图像,对灌浆期冬小麦倒伏图像特征及倒伏信息提取方法进行研究。从增强图像空间域方面,对图像进行二次低通滤波,获取地物散点图,以散点存在明显分界线为判定标准,选出小麦倒伏信息提取的单特征,对两单特征线性拟合构建倒伏小麦两时期提取特征参数 F 1 和 F 2 ,再以两特征参数相似性构建综合特征参数 F 3 。将特征参数结合K-means算法提取冬小麦倒伏信息,整体精度(OA)达86.44%以上,Kappa系数达0.73以上,倒伏信息提取精度( F )为81.07%以上,因此综合特征参数可作为两个时期冬小麦倒伏信息提取特征参数。分别用本文方法、支持向量机、神经网络法和最大似然法提取验证区域倒伏小麦信息,经验证,本文方法提取小麦倒伏信息整体精度(OA)达86.29%以上,Kappa系数达0.71以上,倒伏信息提取精度( F )达80.60%以上;其他3种常用方法提取的整体精度( OA)为69.68%~87.44%,Kappa系数为0.49~0.72,倒伏信息提取精度( F )为65.33%~ 79.76%。结果表明,本文方法整体精度和倒伏信息提取精度均高于目前常用分类方法。因此,综合特征参数与K-means算法对冬小麦在灌浆期倒伏信息提取具有一定的准确性和适用性。 展开更多
关键词 冬小麦 倒伏 无人机遥感 图像处理 多时相 K-MEANS
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LED蓝光对辣椒采后色泽及品质的影响 预览
9
作者 王晓芬 郜海燕 +4 位作者 吴伟杰 徐非非 王绍金 陈杭君 寇莉萍 《核农学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期112-119,共8页
为探究LED蓝光处理对辣椒采后贮藏过程中品质的影响,采用强度为14μmol·m^-2·s^-1的LED蓝光(470 nm),在温度25℃、相对湿度80%条件下,对采后新鲜绿辣椒和红辣椒分别进行蓝光照射、避光处理(对照组),测定贮藏过程中辣椒色泽、... 为探究LED蓝光处理对辣椒采后贮藏过程中品质的影响,采用强度为14μmol·m^-2·s^-1的LED蓝光(470 nm),在温度25℃、相对湿度80%条件下,对采后新鲜绿辣椒和红辣椒分别进行蓝光照射、避光处理(对照组),测定贮藏过程中辣椒色泽、叶绿素含量、辣椒红素含量、辣椒碱含量、维生素C(Vc)含量和Ccs基因表达量等的变化。结果表明,与对照组相比,LED蓝光处理会加速绿辣椒退绿,使其叶绿素含量在第8天时降为初始值(0 d)的17%(P<0.01);LED蓝光处理可有效提高辣椒中辣椒红素的含量,红、绿辣椒中的辣椒红素含量在第8天时分别是对照组的1.60倍和5.59倍(P<0.01);LED蓝光处理可显著增加辣椒中辣椒碱含量,处理第8天时红、绿辣椒中的辣椒碱含量分别是对照组的1.53倍和1.85倍(P<0.01),Ccs基因的表达量分别为对照组的1.35倍和4.01倍(P<0.01)。此外,LED蓝光可促使辣椒中Vc含量显著升高,处理第8天时,红、绿辣椒中Vc含量分别为对照组的1.25倍和1.58倍(P<0.01)。综上,在采后贮藏过程中,LED蓝光照射可以加速绿辣椒退绿,并促使红、绿辣椒变红,显著提高辣椒红素、辣椒碱和Vc含量。本研究结果为LED蓝光在辣椒采后贮藏过程中品质保持,尤其是增加辣椒红素含量及改善辣椒色泽提供了新思路。 展开更多
关键词 LED蓝光 辣椒 叶绿素 辣椒红素 辣椒碱
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风扇组对气流速度场影响的CFD仿真及验证 预览
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作者 徐奕蒙 李守藏 +2 位作者 刘志杰 张智韬 胡耀华 《农机化研究》 北大核心 2019年第10期7-14,共8页
针对密植苹果园农药喷施不均匀、药液难以进入冠层内部的问题,结合密植苹果园的种植特点,提出了一种组合风扇的风送式喷雾结构,并通过CFD模拟探究该组合风扇出风口速度和倾角对气流速度场的影响规律。结果表明:随着组合风扇入口气流速... 针对密植苹果园农药喷施不均匀、药液难以进入冠层内部的问题,结合密植苹果园的种植特点,提出了一种组合风扇的风送式喷雾结构,并通过CFD模拟探究该组合风扇出风口速度和倾角对气流速度场的影响规律。结果表明:随着组合风扇入口气流速度的增大,风送距离随之增大,但气流场分布特性基本一致;随着上下位风扇倾角的增大,3个风扇的相互影响越来越明显,3个风扇气流场的交汇扩大了组合风扇气流场的作用范围,侧位风扇倾角越大,X轴正向气流速度越大且越容易穿入厚厚的冠层内部;在入口风速为9m/s时,上下位风扇最佳倾角为35°~50°,侧位风扇倾角可根据果园植株幅宽特性进行调整;舍去两端误差较大的采样点,各倾角下采样点的相对误差基本分布在11.00%~30.00%之间,标准差介于0.50~7.50之间,模拟值与实验值的符合性较好。在距风扇安装位置0.5~1.5m之间的垂面上,气流场分布总体趋势为:中部流速最大,由中部向两侧逐渐递减。 展开更多
关键词 密植苹果园 气流速度场 CFD模拟 风扇组
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基于热红外遥感影像的作物冠层温度提取 预览 被引量:1
11
作者 张宏鸣 王佳佳 +3 位作者 韩文霆 李书琴 王红艳 付振宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期203-210,共8页
热红外影像较难直接提取作物冠层区域,因而无法获得较精准的作物冠层温度。本文以拔节期的玉米为研究对象,利用六旋翼无人机搭载热红外成像仪和大疆精灵四Pro无人机,获得热红外影像及正射影像。基于高分辨率正射影像,采用改进的Canny边... 热红外影像较难直接提取作物冠层区域,因而无法获得较精准的作物冠层温度。本文以拔节期的玉米为研究对象,利用六旋翼无人机搭载热红外成像仪和大疆精灵四Pro无人机,获得热红外影像及正射影像。基于高分辨率正射影像,采用改进的Canny边缘检测算子、支持向量机(Support vector machine,SVM)和小波变换3种方法提取玉米冠层区域,将提取结果进行二值化处理后,在热红外影像中以此生成掩膜并提取玉米冠层温度。应用提取的矢量面分析提取效果并对3种提取算法的精度进行评价。实验结果表明,改进的Canny边缘检测算子提取效果最优、SVM算法次之、小波变换最差,提取精度分别为87.3%、74.5%、68.2%。同时,将手持测温仪测得的玉米冠层温度与提取的冠层温度进行误差分析,结果表明,基于改进的Canny边缘检测算子提取的玉米冠层温度与地面实测值相关性最高,决定系数 R 2 =0.929 5,SVM算法决定系数 R^2 =0.895 7,小波变换决定系数 R^2=0.876 0。改进的Canny边缘检测算子能够更好地提取玉米冠层区域,获取更加精确的玉米冠层温度,从而能够更有效地监测玉米生理状况,进行旱情预测,制定合理的灌溉、施肥措施以提高玉米产量。 展开更多
关键词 冠层温度 热红外影像 正射影像 改进的Canny SVM 小波变换
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基于随机森林回归算法的苹果树冠层光照分布模型 预览
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作者 师翊 耿楠 +2 位作者 胡少军 张志毅 张晶 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期214-222,共9页
合理的果树冠层结构有利于光照的有效分布,对提升果实产量与品质有重要意义。为揭示果树冠层内部的光照分布情况,针对目前果树冠层内部光照强度获取难度大、预测精度低的问题,研究了冠层颜色特征与光照强度的对应关系,提出一种基于冠层... 合理的果树冠层结构有利于光照的有效分布,对提升果实产量与品质有重要意义。为揭示果树冠层内部的光照分布情况,针对目前果树冠层内部光照强度获取难度大、预测精度低的问题,研究了冠层颜色特征与光照强度的对应关系,提出一种基于冠层剖面阴影特征和冠层点云颜色特征的随机森林预测模型。以纺锤形“陕富6号”苹果树为研究对象,首先使用Kinect 2.0采集果树的双面点云数据,预处理后得到完整的点云数据;其次,基于改进的空间殖民算法和叶序添加规则重构果树的三维模型;最后,使用“切片法”,在垂直方向上将冠层模型每0.1 m分层划分,使用POV Ray渲染器逐层渲染阴影,同时使用光照度计,自顶向下每0.1 m实测光照强度数据,构建以每层阴影图灰度特征和每层点云HSI颜色特征为输入,以相对光照强度为输出的随机森林网络。试验结果表明,该方法能够较为准确地预测冠层内的光照分布情况,预测值与实际值的决定系数 R 2 为0.864,平均绝对百分比误差 MAPE为0.236,RF回归模型可作为苹果树冠层内光照分布预测的有效方法,为果树的剪枝、整形等研究提供参考。 展开更多
关键词 苹果树 点云 三维重构 冠层阴影 冠层光照 随机森林
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基于无人机遥感的玉米株高提取方法 预览
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作者 张宏鸣 谭紫薇 +3 位作者 韩文霆 朱珊娜 张姝茵 葛晨宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期241-250,共10页
为在玉米生长周期内,准确、快速地掌握玉米生长信息,通过无人机获取玉米生长阶段4期不同高清数码正射影像(Digital orthophoto map, DOM)及数字表面模型(Digital surface model,DSM),利用K-means算法、遗传神经网络算法和骨架算法分别对... 为在玉米生长周期内,准确、快速地掌握玉米生长信息,通过无人机获取玉米生长阶段4期不同高清数码正射影像(Digital orthophoto map, DOM)及数字表面模型(Digital surface model,DSM),利用K-means算法、遗传神经网络算法和骨架算法分别对DOM中的玉米区域进行提取,生成掩膜,与DSM套和,获取玉米高度信息。与实地测量株高进行对比,3种方法的 R^2 分别为0.853、0.877、0.923,RMSE分别为15.886、14.519、11.493 cm,MAE分别为13.743、11.884、8.927 cm。结果表明:结合DOM和DSM可以较好地提取生长阶段的玉米高度。与K-means算法、遗传神经网络算法相比,基于骨架算法提取玉米高度具有一定优势,且精度较高。采用DOM和DSM相结合的骨架算法提取植株骨架,为株高提取提供了一种新途径,可为无人机遥感监测作物株高状况提供参考。 展开更多
关键词 玉米株高 遥感 无人机 数码正射影像 数字表面模型
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基于梯度提升树算法的夏玉米叶面积指数反演 预览
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作者 张宏鸣 刘雯 +3 位作者 韩文霆 刘全中 宋荣杰 侯贵河 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期251-259,共9页
为了快速、准确、大范围获取大田夏玉米的叶面积指数(Leaf area index,LAI),基于实地采集的夏玉米LAI和株高,结合同时期的无人机多光谱影像,选择与夏玉米LAI相关性较强的8种植被指数以及株高作为反演LAI的输入变量,采用梯度提升树(Gradi... 为了快速、准确、大范围获取大田夏玉米的叶面积指数(Leaf area index,LAI),基于实地采集的夏玉米LAI和株高,结合同时期的无人机多光谱影像,选择与夏玉米LAI相关性较强的8种植被指数以及株高作为反演LAI的输入变量,采用梯度提升树(Gradient boosting decision tree,GBDT)算法建立植被指数及株高与叶面积指数之间的预测模型,并与支持向量机(Support vector machine,SVM)和随机森林(Random forest,RF)算法建立的模型进行预测精度对比。结果表明,GBDT算法在3个样本组中的LAI预测值与实测值 R^2分别为0.571 0、0.755 8、0.644 1,均高于SVM算法(0.547 2、0.679 1、0.616 8)和RF算法(0.550 5、0.697 3、0.629 5);对应的RMSE分别为0.002 7、0.001 5、0.001 6,均低于SVM算法(0.211 7、0.152 3、0.159 7)和RF算法(0.244 7、0.214 7、0.208 0)。该研究为快速准确的大田夏玉米LAI遥感监测提供了技术和方法。 展开更多
关键词 夏玉米 叶面积指数 多光谱 梯度提升树 植被指数
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多普勒信息辅助的杂波环境下多目标跟踪算法 预览
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作者 靳标 李聪 +1 位作者 郭交 何东健 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期511-517,共7页
传统雷达目标跟踪方法仅利用目标的位置信息进行数据关联,在处理密集杂波环境下的多目标跟踪问题时,容易产生虚假航迹,甚至出现误跟、失跟的现象。该文针对此问题提出一种多普勒信息辅助的杂波环境下多目标跟踪算法。首先引入多普勒信... 传统雷达目标跟踪方法仅利用目标的位置信息进行数据关联,在处理密集杂波环境下的多目标跟踪问题时,容易产生虚假航迹,甚至出现误跟、失跟的现象。该文针对此问题提出一种多普勒信息辅助的杂波环境下多目标跟踪算法。首先引入多普勒信息带来的观测方程非线性,以及速度观测与距离观测之间的相关性问题,基于IPDA-UKF算法框架,综合利用目标的位置和速度信息构建多维关联波门,利用多维信息进行有效量测的筛选,从而将一个多目标数据关联的问题转化为多个单目标数据关联的问题,然后采用IPDA-UKF分别估计各个目标的存在概率和运动状态。仿真结果表明:相比其他算法,该算法充分利用距离和速度之间的相关性,不仅降低了杂波环境下多目标数据关联的复杂度,提高了数据关联的效率,而且目标跟踪精度也得到了明显提升。 展开更多
关键词 多普勒信息 概率数据关联 雷达目标跟踪 不敏卡尔曼滤波
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基于Ray Tracing的数字植株冠层光照分布研究 预览 被引量:1
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作者 张晶 师翊 +3 位作者 胡少军 张志毅 刘斌 耿楠 《农机化研究》 北大核心 2019年第1期26-33,共8页
针对植株冠层光照模型精度不高、采集效率低的问题,提出了一种基于Ray Tracing的数字植株冠层光照分布计算方法。首先,通过Kinect 2.0获取两种盆栽植株的三维点云,对其进行预处理和三维重建;其次,通过改进的光线跟踪技术模拟植株冠层光... 针对植株冠层光照模型精度不高、采集效率低的问题,提出了一种基于Ray Tracing的数字植株冠层光照分布计算方法。首先,通过Kinect 2.0获取两种盆栽植株的三维点云,对其进行预处理和三维重建;其次,通过改进的光线跟踪技术模拟植株冠层光照分布;然后,分析了不同时刻模拟植株累计光强与真实植株实际光照强度之间的关系。实验结果表明:两种植株的模拟光强与真实光强的RMSE分别为0.1872和0.1185,因此该方法具有实时性和可行性,可以为植株提供较为科学合理的整形和修剪参考。 展开更多
关键词 植株冠层 点云获取 点云重建 光线跟踪 光照分布
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基于无人机可见光遥感的冬小麦株高估算 预览
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作者 刘治开 牛亚晓 +1 位作者 王毅 韩文霆 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期859-866,共8页
株高是作物生长过程中重要的生长指标。为探索快速准确获取作物株高的方法,利用无人机可见光图像采集系统,获取冬小麦拔节期至成熟期的高清数码图像,建立冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期及成熟期的作物数字表面模型(digital surface model... 株高是作物生长过程中重要的生长指标。为探索快速准确获取作物株高的方法,利用无人机可见光图像采集系统,获取冬小麦拔节期至成熟期的高清数码图像,建立冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期及成熟期的作物数字表面模型(digital surface models,DSM)及作物高度模型(crop height model,CHM),并对模型进行验证。结果表明,冬小麦株高各生育时期CHM提取值与地面实测值极显著相关(P<0.01),误差为-0.10~0.09m,相对误差为17.64%~19.60%。株高预测值与实测值拟合性较高(R^2=0.82,RMSE=4.31cm)。这说明用无人机拍摄的高清数码影像可快速估算冬小麦的株高。 展开更多
关键词 小麦 株高 遥感 无人机 数字表面模型
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尾座式无人机续航时间估算模型 预览
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作者 刘文帅 姚小敏 +2 位作者 师志强 淡煦珈 韩文霆 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期80-90,共11页
为研究尾座式无人机翼展长、翼根弦长、翼梢弦长、机翼后掠角、小翼翼梢长、小翼展长、小翼高、小翼后掠角、小翼厚度和小翼脚长等10个结构参数对无人机续航时间的影响,利用CATIA和ANSYS建立了尾座式无人机及其外流场的三维实体模型,采... 为研究尾座式无人机翼展长、翼根弦长、翼梢弦长、机翼后掠角、小翼翼梢长、小翼展长、小翼高、小翼后掠角、小翼厚度和小翼脚长等10个结构参数对无人机续航时间的影响,利用CATIA和ANSYS建立了尾座式无人机及其外流场的三维实体模型,采用SSTk-ω模型在ANSYSCFX中模拟无人机在130种不同结构参数组合下的气动特性,利用方差分析确定气动系数的特征因子为翼展长、后掠角、小翼厚度和小翼脚长,建立了4个特征因子与气动系数的多元回归模型;结合质量系数方程,最终建立了结构参数与续航时间的关系模型,精度达0.97。采用风洞试验的方法对数值模拟结果进行验证,测量4架样机在巡航状态下的气动系数,相对误差小于14%,数值模拟方法可靠。采用定高定点盘旋的方法进行样机试飞试验,对续航时间模型进行验证,连续记录不同剩余电量时的飞行时间,结果相对误差小于15%,模型可靠。 展开更多
关键词 尾座式无人机 气动特性 垂直起降 续航时间
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金属表面等离子体对GaN-LED光提取特性的影响 预览
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作者 刘宏伟 刘雨鑫 +3 位作者 于丹丹 王迪 郭凯 郏成奎 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2019年第3期55-60,共6页
为了提高光提取效率,分析在GaN发光二极管(LED)结构中的光波矢传播模型,并分析Ag光子晶体的表面等离激元和能带结构;同时模拟未覆盖和覆盖Ag光子晶体的GaN-LED结构的发光,通过改变Ag光子晶体直径、周期和入射光的角度,分析不同晶格方向... 为了提高光提取效率,分析在GaN发光二极管(LED)结构中的光波矢传播模型,并分析Ag光子晶体的表面等离激元和能带结构;同时模拟未覆盖和覆盖Ag光子晶体的GaN-LED结构的发光,通过改变Ag光子晶体直径、周期和入射光的角度,分析不同晶格方向的GaN-LED的光提取效率。结果表明:当Ag光子晶体的周期为800 nm、直径为70 nm时,GaN-LED的总透射率达到最大值,光提取效率提高了34.43%。 展开更多
关键词 GAN发光二极管 光子晶体 金属表面等离子体 光提取
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基于微信公众平台的奶牛发情监测系统设计 预览
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作者 刘忠超 刘勇军 《中国农机化学报》 北大核心 2019年第4期142-145,168共5页
为解决现有奶牛发情人工监控移动性差、费时费力的特点,开发一种基于以太网和微信公众平台的奶牛发情体征监测系统。系统通过DS18B20接触式温度传感器和ADXL345三轴加速度计,分别采集奶牛发情体征的体温和运动量,并借助于ZigBee网络和... 为解决现有奶牛发情人工监控移动性差、费时费力的特点,开发一种基于以太网和微信公众平台的奶牛发情体征监测系统。系统通过DS18B20接触式温度传感器和ADXL345三轴加速度计,分别采集奶牛发情体征的体温和运动量,并借助于ZigBee网络和以太网技术,实现发情体征数据上位机的远距离传输。同时设计上位机监控系统和微信公共平台的通信,实现利用手机微信客户端对奶牛发情体征的实时远程监控。经实际测试表明,该系统运行可靠稳定、实时性好、移动性强,节约人力成本,能实现对奶牛发情的预测和远程监控。 展开更多
关键词 奶牛 发情体征 以太网 微信公众平台 远程监测
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