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变量施肥机关键技术研究现状分析 被引量:20
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作者 孙国祥 陈满 +4 位作者 汪小旵 丁为民 丁永前 李永博 邱威 《江苏农业科学》 北大核心 2014年第2期333-339,共7页
综述了变量施肥机测土配方图生成系统、控制系统及排肥机构等领域的研究状况。目前变量施肥机主要采用离线式变量施肥方式,根据土壤养分离散采样,并进行空间插值,结合3S技术生成土壤养分分布图,结合具体地域作物施肥标准生成变量施肥配... 综述了变量施肥机测土配方图生成系统、控制系统及排肥机构等领域的研究状况。目前变量施肥机主要采用离线式变量施肥方式,根据土壤养分离散采样,并进行空间插值,结合3S技术生成土壤养分分布图,结合具体地域作物施肥标准生成变量施肥配方图。变量施肥控制系统研究重点是定位准确性和控制系统的实时性、智能性,为实现精准变量施肥提供易操作的控制器。排肥机构集中研究排肥机构结构设计、排肥精度、排量、幅度、均匀性和变异系数。目前测土配方图获取是影响变量施肥机应用推广的关键技术难题,今后应主要研究实时变量施肥机,加强对土壤养分实时间接检测的技术研究和完善精准变量施肥体系,从而拓展变量施肥机的应用前景。 展开更多
关键词 变量施肥机 配方图 土壤养分 3S技术 排肥机构
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基于红外热成像技术和广义回归神经网络的稻种发芽率检测方法研究(英文) 被引量:9
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作者 方文辉 卢伟 +2 位作者 徐鸿力 洪德林 梁琨 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2692-2697,共6页
基于稻种老化时间不同时的物理学和生理学差异,提出一种基于红外热成像技术及广义回归神经网络的快速、无损检测稻种发芽率的检测方法,解决传统稻种发芽率检测方法操作复杂、实验周期长等问题。在温度为45℃、湿度为90%的条件下,将水稻... 基于稻种老化时间不同时的物理学和生理学差异,提出一种基于红外热成像技术及广义回归神经网络的快速、无损检测稻种发芽率的检测方法,解决传统稻种发芽率检测方法操作复杂、实验周期长等问题。在温度为45℃、湿度为90%的条件下,将水稻种子依次老化0,1,2,3,4,5,6和7 d,得到不同发芽率的种子;采集稻种红外热图像,然后提取稻种胚芽部位数据,总计144份,随机分为校正集和预测集,其中校正集96份,预测集48份;分析和比较不同老化天数稻种红外热差异,从物理学和生理学方面揭示稻种发芽率与红外热图像间的关系,结合偏最小二乘算法(partial least squares,PLS)、BP(back propagation,BP)人工神经网络和广义回归神经网络(general regression neural network,GRNN),建立稻种发芽率的红外热模型。结果表明,利用GRNN建立的发芽率预测模型效果最优,其中校正集的Rc(相关系数)和SEC(标准偏差)分别为0.932 0和2.056 0,预测集RP(相关系数)和SEP(标准偏差)分别为0.900 3和4.101 2,相关性均达到较高水平且校正集与预测集的标准偏差均较小。实验结果表明,采用红外热成像技术结合广义回归神经网络研究稻种发芽率是可行的,且所建模型在稻种发芽率快速测定方面有较高的精度。 展开更多
关键词 红外热成像技术 稻种 发芽率 无损检测 GRNN
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暗期补光对黄瓜幼苗形态调节效果及综合评价 被引量:35
3
作者 申宝营 李毅念 +3 位作者 赵三琴 丁为民 惠娜 李洁 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第22期201-208,共8页
为确定暗期延时补光调节黄瓜幼苗形态的最优光质和补光时长,采用L1(70%R,30%B)、L2(80%R,20%B)、L3(90%R,10%B)L4(100%R)4种发光二极管(light emitting diodes,LED)光源对"津春四号"黄瓜幼苗进行2 h(19:00-21:00)、4 h(19:00-... 为确定暗期延时补光调节黄瓜幼苗形态的最优光质和补光时长,采用L1(70%R,30%B)、L2(80%R,20%B)、L3(90%R,10%B)L4(100%R)4种发光二极管(light emitting diodes,LED)光源对"津春四号"黄瓜幼苗进行2 h(19:00-21:00)、4 h(19:00-23:00)和6 h(19:00-01:00)时长的暗期延时补光,以无暗期补光为对照,研究暗期延时补光对黄瓜幼苗形态的调节,并利用综合评价法分析暗期延时补光对幼苗形态的影响。结果表明,暗期延时补光时长和补光光质对黄瓜幼苗下胚轴长、苗高和茎粗的交互影响极显著,对幼苗壮苗指数的交互影响显著;L2光质补光4 h幼苗综合评价值最大;L4光质补光可促进前期(一叶期和二叶期)幼苗叶面积和茎粗的增加,L2光质补光可促进后期(成苗期)幼苗叶面积和茎粗的增加,该研究结果为暗期补光培育黄瓜幼苗以及开发光形态调控补光装置提供依据。 展开更多
关键词 发光二极管 叶绿素 延时补光 黄瓜 熵值法 壮苗指数
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待产梅山母猪咳嗽声识别算法的研究 被引量:18
4
作者 徐亚妮 沈明霞 +3 位作者 闫丽 刘龙申 陈彩蓉 许佩全 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期681-687,共7页
[目的]目前对于母猪是否患有呼吸系统疾病的诊断主要依靠饲养员观察,存在由于疏忽未能及时发现并处理患病母猪而造成大量母猪死亡的情况。为解决这一问题,笔者以待产梅山母猪咳嗽声为对象,对其识别方法进行了研究,旨在将母猪咳嗽情况作... [目的]目前对于母猪是否患有呼吸系统疾病的诊断主要依靠饲养员观察,存在由于疏忽未能及时发现并处理患病母猪而造成大量母猪死亡的情况。为解决这一问题,笔者以待产梅山母猪咳嗽声为对象,对其识别方法进行了研究,旨在将母猪咳嗽情况作为诊断早期呼吸系统疾病的依据,以达到自动监控的目的。[方法]基于无线多媒体传感器网络进行母猪声音数据的采集与传输,对采集到的声音信号进行滤波、分帧等预处理操作后,由于不同声音的功率谱密度曲线的波动性不同,依托曲线目标优化的思想提取声音功率谱密度特征,并以此特征作为聚类中心,运用改进的模糊C均值聚类算法对咳嗽声和尖叫声进行识别分类。[结果]训练出了母猪咳嗽声和尖叫声的功率谱密度特征,差异明显;忽略个体差异,咳嗽声和尖叫声的总体识别准确率分别约为83.4%和83.1%,识别算法是有效的。[结论]针对待产梅山母猪咳嗽声,创新性提出了一种声音识别算法,该方法简单,高效,识别率高,为母猪呼吸系统疾病的早期自动诊断提供了技术支持。 展开更多
关键词 母猪咳嗽声 无线多媒体传感器网络 功率谱密度 目标优化 模糊C均值聚类 识别分类
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基于无线传感器网络的母猪体温实时监测节点研制 被引量:16
5
作者 柏广宇 刘龙申 +2 位作者 沈明霞 姚文 杨晓静 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期128-134,共7页
为建立母猪健康模型和分析母猪分娩、发情等过程体温变化规律提供数据支撑,研制了一种基于MLX90614和CC2430的母猪体温实时监测节点,远程、实时监测母猪体温。节点硬件选用CC2430单片机为主控制器,MLX90614红外温度传感器为温度测量传感... 为建立母猪健康模型和分析母猪分娩、发情等过程体温变化规律提供数据支撑,研制了一种基于MLX90614和CC2430的母猪体温实时监测节点,远程、实时监测母猪体温。节点硬件选用CC2430单片机为主控制器,MLX90614红外温度传感器为温度测量传感器,CC2430单片机通过SMbus协议与MLX90614通信,对读取的温度数据补偿并发送到网关节点。试验过程中,选择母猪臀部为最佳测量部位,并研究母猪臀部温度与直肠温度的相关性,利用分布图法剔除异常数据,对温度测量结果进行补偿。试验结果显示:在实际猪舍中传感器网络节点的有效通信距离为30 m,系统测量误差为0.21℃,满足养殖行业对猪体温测量误差的要求。提出了一种非接触式准确实时测量母猪体温方法,为母猪养殖的科学化、规模化提供技术支撑。 展开更多
关键词 母猪 体温监测 红外测温 无线传感器网络
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基于机器视觉的牛肉结缔组织特征和嫩度关系研究 被引量:13
6
作者 陈士进 丁冬 +2 位作者 李泊 沈明霞 林盛业 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期865-871,共7页
[目的]嫩度是肉品质量的首要指标,其影响牛肉的消费和商业价值;寻找合适的嫩度指标,快速、无损、客观地预测牛肉嫩度一直是肉品学研究的热点之一。[方法]本文基于机器视觉技术和图像处理方法,分割牛肉图像的肌间结缔组织区域,提取肌间... [目的]嫩度是肉品质量的首要指标,其影响牛肉的消费和商业价值;寻找合适的嫩度指标,快速、无损、客观地预测牛肉嫩度一直是肉品学研究的热点之一。[方法]本文基于机器视觉技术和图像处理方法,分割牛肉图像的肌间结缔组织区域,提取肌间结缔组织的特征参数,运用统计学方法关联该特征参数和熟肉剪切力值,结合经过专门训练的评级小组的分级,采用Stepwise多元线性回归(Stepwise-MLR)建模,对牛肉嫩度进行预测和分级。[结果]70个样本图像的结缔组织特征数据全部用于训练模型,采用留一法交叉验证(Leave-one-out cross validation)测试模型,验证模型的牛肉嫩度判别系数(R^2)为0.857,剩余标准误差(residual standard error,RSEC)为6.453;将牛肉分为嫩、中等、老3个等级,全部预测集的总体等级预测正确率为88.57%。[结论]肌间结缔组织特征是预测牛肉嫩度的重要指标,本文所用的软硬件方法对牛肉嫩度的快速、无损、客观预测和分级具有一定的实用价值及指导意义。 展开更多
关键词 牛肉嫩度 结缔组织 机器视觉 图像处理 Stepwise多元线性回归 留一法交叉验证
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基于小波变换和动态神经网络的温室黄瓜蒸腾速率预测 被引量:6
7
作者 孙国祥 闫婷婷 +5 位作者 汪小旵 陈满 张瑜 狄娇 施印炎 陈景波 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期143-152,共10页
针对作物蒸腾速率与温室环境参数间非线性耦合时延性关系,以温室环境参数:空气温度、空气湿度、太阳辐射度、土壤温度、叶面温度、土壤含水量的时间序列为输入量,温室黄瓜蒸腾速率时间序列为输出量,采用小波分解重构方法,分别建立低频... 针对作物蒸腾速率与温室环境参数间非线性耦合时延性关系,以温室环境参数:空气温度、空气湿度、太阳辐射度、土壤温度、叶面温度、土壤含水量的时间序列为输入量,温室黄瓜蒸腾速率时间序列为输出量,采用小波分解重构方法,分别建立低频时间序列和高频时间序列的非线性自回归动态神经网络(NARX)子网络预测模型,以子网络的预测叠加值为蒸腾速率预测值。结果表明:1层小波分解重构的低频时间序列A1和高频时间序列D1的子网络预测值与蒸腾速率分解重构目标值间相关性决定系数R2分别为0.949和0.853,平均绝对误差(MAE)分别为5.36和2.00 g·h-1。2层小波分解重构的低频时间序列A2和高频时间序列D2的子网络预测值与蒸腾速率分解重构目标值间相关性决定系数R2分别为0.983和0.849,MAE分别为2.88和2.56 g·h-1。1层小波分解重构的时间序列的NARX子网络预测值合成值(A1+D1),2层小波分解重构的时间序列的NARX子网络预测值合成值(A2+D2+D1)和未小波分解重构的原时间序列的NARX预测值与蒸腾速率测量值间相关性决定系数R2分别为0.945、0.974和0.857,MAE分别为5.76、4.42和10.09 g·h-1。小波分解重构的高频和低频时间序列预测合成,能够提高时间序列的预测准确性。同时采用相同网络结构的BP神经网络和NAR动态神经网络预测蒸腾速率时间序列,其预测值与测量值间决定系数R2分别为0.596和0.839,MAE分别为19.55和9.45 g·h-1。NARX预测性能优于NAR和BP神经网络的预测性能,能够应用该方法预测温室黄瓜的蒸腾速率。该方法可推广至多变量非线性强耦合时延性系统中的变量预测。 展开更多
关键词 温室 黄瓜 蒸腾 小波变换 动态神经网络 时间序列 预测
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基于MUSIC功率谱和CPNN的鸡蛋散黄无损检测方法 被引量:6
8
作者 丁天华 卢伟 +3 位作者 张超 杜健健 丁为民 王玲 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1009-1015,共7页
[目的]针对当前国内外对散黄鸡蛋较难无损检测的问题,对散黄鸡蛋的振动特性和无损检测方法进行了研究。[方法]通过对鸡蛋进行生理学解剖,据此进行ANSYS有限元分析;构建基于磁致伸缩振子扫频式振动的鸡蛋散黄检测系统,对采集的鸡蛋振动... [目的]针对当前国内外对散黄鸡蛋较难无损检测的问题,对散黄鸡蛋的振动特性和无损检测方法进行了研究。[方法]通过对鸡蛋进行生理学解剖,据此进行ANSYS有限元分析;构建基于磁致伸缩振子扫频式振动的鸡蛋散黄检测系统,对采集的鸡蛋振动音频信号进行MUSIC(multiple signal classification)功率谱分析,再利用主成分分析法提取特征向量中的有用信息并构建基于对向传播神经网络(CPNN)的鸡蛋散黄检测模型。[结果]鸡蛋的ANSYS固液耦合有限元分析证明新鲜蛋与散黄蛋振动特性差异明显,为基于振动信息的鸡蛋散黄检测提供理论依据;基于磁致伸缩振子扫频式振动的鸡蛋散黄检测系统能有效增强鸡蛋振动信息,基于对向传播神经网络的鸡蛋散黄检测模型对300枚鸡蛋进行检测(训练集200枚,测试集100枚),结果新鲜蛋与散黄蛋的识别率分别达到98%和96%。[结论]新鲜蛋与散黄蛋振动存在差异,采用基于扫频振动式的MUSIC功率谱分析和对向传播神经网络的鸡蛋散黄检测是可行的。 展开更多
关键词 散黄蛋 无损检测 磁致伸缩 MUSIC功率谱 主成分分析 对向传播神经网络
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基于无线传感网络的植物生长图像传输和分割算法研究 被引量:4
9
作者 刘志强 梁琨 +3 位作者 沈明霞 陆明洲 孙玉文 刘龙申 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期170-176,共7页
为了获取温室中植物生长图像信息,设计了一款能够监测温室内植物生长信息的无线智能图像采集节点,引入了休眠-唤醒机制大幅降低节点能耗。节点采用STM32ZET6芯片作为微控制器,CC1101为射频模块,扩展了OV7670图像传感器。将SimpliciTI射... 为了获取温室中植物生长图像信息,设计了一款能够监测温室内植物生长信息的无线智能图像采集节点,引入了休眠-唤醒机制大幅降低节点能耗。节点采用STM32ZET6芯片作为微控制器,CC1101为射频模块,扩展了OV7670图像传感器。将SimpliciTI射频网络协议移植到STM32处理器中,将采集的图像信息经过JPEG2000压缩后,分包多跳无线传输至服务器,服务器接收图像,利用改进型LoG算子实现图像分割,得到图像分割结果。结果表明:在温室环境中最大通信距离110 m,节点丢包率较低。一帧JPEG2000格式的温室内植物生长信息图像大小约18 kB,传输时间较短,节点在3.6 V锂电池供电下能工作20 d,汇聚节点接收一帧JPEG2000压缩后的图像时间为158 s。结论:图像节点在温室环境下,以较低能耗采集和传输植物生长信息图像,节点运行稳定,图像分割方法鲁棒性强,在光线变化较大的情况下分割仍然稳定。 展开更多
关键词 温室 无线传感节点 SimpliciTI 图像分割
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一种新型温室的冬夏季室内温度场数值模拟研究 被引量:5
10
作者 李洁 王健 +1 位作者 丁为民 钱春桃 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期153-158,共6页
以计算流体力学(CFD)为理论依据,以某市的气象因子为输入条件,对比研究了一种新型温室与单栋塑料大棚、传统日光温室的冬季保温性能和夏季通风降温效果,以期为该新型温室的应用提供理论依据。该新型温室后墙由可拆卸的秸秆板组成。冬... 以计算流体力学(CFD)为理论依据,以某市的气象因子为输入条件,对比研究了一种新型温室与单栋塑料大棚、传统日光温室的冬季保温性能和夏季通风降温效果,以期为该新型温室的应用提供理论依据。该新型温室后墙由可拆卸的秸秆板组成。冬季,后坡与后墙覆盖秸秆板以维持室内温度;夏季,拆除秸秆板以增加温室通风面积。研究结果显示:冬季,新型温室与传统日光温室的白天室内温差为0-0.9℃,夜间温差为0-0.7℃;新型温室全天室内温度高于塑料大棚0-5℃。夏季,在通风口关闭时,新型温室的室内温度、地面温度与塑料大棚差异不明显,当通风口开启时,新型温室的室内高温区域较小。 展开更多
关键词 新型温室 计算流体力学(CFD) 保温性能 降温效果
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基于多尺度小波变换的鸡蛋散黄检测方法研究 被引量:2
11
作者 张超 卢伟 +3 位作者 丁天华 杜健健 丁为民 罗慧 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期709-713,共5页
为建立一种快速有效的无损检测鸡蛋散黄的方法,构建了基于磁致伸缩振子扫频式振动的鸡蛋散黄检测系统,通过对采集的鸡蛋振动音频信号进行多尺度小波变换分析,找到新鲜蛋与散黄蛋的音频信号差异性,基于此提取合适的特征值,并分别构建基... 为建立一种快速有效的无损检测鸡蛋散黄的方法,构建了基于磁致伸缩振子扫频式振动的鸡蛋散黄检测系统,通过对采集的鸡蛋振动音频信号进行多尺度小波变换分析,找到新鲜蛋与散黄蛋的音频信号差异性,基于此提取合适的特征值,并分别构建基于BP神经网络、RBF神经网络和Hopfield神经网络的鸡蛋散黄检测模型加以比较。实验中,对300枚鸡蛋进行检测(训练集200枚,测试集100枚),结果表明,Hopfield神经网络对新鲜蛋和散黄蛋的识别效果最好,测试集中新鲜蛋和散黄蛋的识别率均达到98%,且检测每枚鸡蛋的时间为31.6 ms。研究表明,利用磁致伸缩振子扫频振动未知品质鸡蛋,再通过小波变换分析,并结合Hopfield鸡蛋散黄检测模型检测鸡蛋散黄是可行的。 展开更多
关键词 鸡蛋散黄检测 扫频振动 小波变换
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基于振动及EEMD-CMAC算法的鸭蛋散黄在线检测 被引量:1
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作者 卢伟 丁婧 +2 位作者 罗慧 王玲 代德建 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第21期282-289,共8页
针对鸭蛋长期存储以及运输过程中造成的散黄问题,构建一种基于振动信息的鸭蛋散黄在线检测流水线,可实现鸭蛋的自动触压和随动检测。通过磁致伸缩振子对鸭蛋扫频振动进行音频信息增强,对音频振动信号进行集合经验模态分解,并通过主成分... 针对鸭蛋长期存储以及运输过程中造成的散黄问题,构建一种基于振动信息的鸭蛋散黄在线检测流水线,可实现鸭蛋的自动触压和随动检测。通过磁致伸缩振子对鸭蛋扫频振动进行音频信息增强,对音频振动信号进行集合经验模态分解,并通过主成分分析进行降维提取主要特征,基于此,构建基于小脑神经网络的鸭蛋散黄检测模型。试验中,对320枚鸭蛋进行检测(训练集200枚,测试集120枚),结果表明,基于累积贡献率达98.14%的前5个主成分的鸭蛋散黄检测模型训练集和测试集识别率分别达98.66%和97.03%,每枚鸭蛋在线检测时间约1 s。研究表明,所研制的检测流水线基于磁致伸缩振子扫频激励未知品质鸭蛋,再结合EEMD-CMAC进行鸭蛋散黄检测是可行的,可满足流水线在线检测的要求。 展开更多
关键词 无损检测 算法 模型 集合经验模态分解(EEMD) 小脑神经网络(CMAC) 鸭蛋散黄
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柔性月壤取样器振动频率的窄带扫频模糊自适应控制
13
作者 卢伟 凌云 +3 位作者 宋爱国 丁为民 曾洪 谷士鹏 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期133-140,共8页
针对目前月球车车载取样器体积、质量和功耗都较大的问题,设计了新颖的小型柔性月壤取样器,建立了"取样头-月壤"共振破碎系统并进行了非线性动力学分析,得到取样器在共振状态时最利于钻进的结论。针对取样头钻进时动力学模型... 针对目前月球车车载取样器体积、质量和功耗都较大的问题,设计了新颖的小型柔性月壤取样器,建立了"取样头-月壤"共振破碎系统并进行了非线性动力学分析,得到取样器在共振状态时最利于钻进的结论。针对取样头钻进时动力学模型是时变、非线性系统,提出并通过仿真验证了基于滑动最小二乘法进行共振频率模型参数动态辨识的窄带扫频模糊自适应控制系统的有效性。模拟月壤中的取样试验结果表明,该算法与无振动相比,钻进深度、钻进效率及抛丢样品效率分别提高55.7%、40%和60.4%。 展开更多
关键词 柔性机器人 月球探测 取样器 动力学 自适应控制
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面向田间籽棉成熟度判别的二种特征选择算法比较
14
作者 王玲 刘德营 姬长英 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2121-2128,共8页
为了快速、准确地判别田间籽棉的成熟度,提取了描述棉瓣形状的15个结构特征,基于10折交叉验证比较了封装器下穷举搜索并基于封装器停止搜索(WE-W)和过滤器下启发式搜索并基于封装器停止搜索(FH-W)这二种特征选择算法的执行效率和分类性... 为了快速、准确地判别田间籽棉的成熟度,提取了描述棉瓣形状的15个结构特征,基于10折交叉验证比较了封装器下穷举搜索并基于封装器停止搜索(WE-W)和过滤器下启发式搜索并基于封装器停止搜索(FH-W)这二种特征选择算法的执行效率和分类性能。分别以验证集上Bayes分类器的误分率(WE-W)和训练集上的类可分性测量值(FH-W)为评价函数,在训练集上穷举搜索(WE-W)和启发式搜索(FH-W)最优l维特征子集,l=1,2,…,15,并于Bayes分类器在验证集上的平均误分率极小时停止搜索(WE-W和FH-W)。结果显示,WE-W和FH-W算法在预测集上于l=3处分别获得了85.39%(WE-W)和85.28%(FH-W)的平均识别率,表明FH-W算法执行效率高、分类性能好,对实际应用有参考意义。 展开更多
关键词 籽棉成熟度 封装器 穷举搜索 过滤器 启发式搜索 特征选择
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基于热红外成像和断根修复算法的玉米根系表型检测方法 被引量:6
15
作者 卢伟 韩钊 +3 位作者 蹇兴亮 Zhou Ji 姜东 丁艳锋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2845-2850,共6页
针对土壤遮挡时根系图像信息不全的问题,提出一种热红外成像根系表型检测方法,结合Criminisi改进算法实现根系图像信息的增强和修复,并研究玉米根系表型与种子活力之间的关系。首先,设计一种适应于玉米根系构型的环形双层石英培养装置... 针对土壤遮挡时根系图像信息不全的问题,提出一种热红外成像根系表型检测方法,结合Criminisi改进算法实现根系图像信息的增强和修复,并研究玉米根系表型与种子活力之间的关系。首先,设计一种适应于玉米根系构型的环形双层石英培养装置迫使玉米根系贴壁生长,分别将老化0, 1, 3和6 d的玉米种子种植在环形培养装置中。基于水和土壤比热容具有显著差异的特点,利用水对玉米苗根茎进行滴灌,并通过热空气对培养装置中的玉米根系进行短时热激励,再用红外热像仪采集根系红外热像,利用土壤与根土间隙水流温度的差异实现土壤遮挡处根系的热成像。其次,对预处理后的根系热像,进行端点和最佳匹配对判定,并利用Criminisi改进算法对红外热像中的断根连接,实现根系热红外图像的修补。最后,利用以上方法分别对不同老化天数的玉米种子幼苗进行根系表型检测验证。结果表明,所提出的热红外成像方法可有助于土壤遮挡处根系的表型图像信息增强,比彩色图像提取的根系表型参数精度提高约0.5%~10%。玉米种子老化1d后其根系表型参数总根长(RTL)和总根数(RTN)未见明显差异,但老化3d和6d的种子其根系表型参数具有显著差异, RTL减少20%~35%, RTN减少10%~55%,反映了玉米种子长时间老化后其活力存在显著下降。不同老化天数的玉米根系表型参数RTL和RTN均与老化天数呈显著负相关,可作为种子活力的重要指标参数,其中,种子根系RTN参数对老化更为敏感,更能够直观反映种子的活力水平,老化1和3 d的种子发根与未老化种子相比均推迟1 d;老化6 d的种子其发根则推迟2 d,且后续根系发育一直迟缓。所提的基于热红外成像的根系表型检测结合Criminisi改进算法的根系表型检测方法,可用于作物根系表型高通量无损检测,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 根系表型 热红外成像 图像修复 种子 无损检测
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基于高光谱和CARS-IRIV算法的‘库尔勒香梨’可溶性固形物含量检测 被引量:13
16
作者 梁琨 刘全祥 +1 位作者 潘磊庆 沈明霞 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期760-766,共7页
[目的]利用高光谱技术实现‘库尔勒香梨’可溶性固形物含量的有效无损检测具有重要意义,但是高光谱数据通常噪声明显,大量无关信息变量和冗余信息变量的存在降低了模型的预测精度。本文旨在探究对高光谱数据特征变量筛选的有效方法来实... [目的]利用高光谱技术实现‘库尔勒香梨’可溶性固形物含量的有效无损检测具有重要意义,但是高光谱数据通常噪声明显,大量无关信息变量和冗余信息变量的存在降低了模型的预测精度。本文旨在探究对高光谱数据特征变量筛选的有效方法来实现‘库尔勒香梨’可溶性固形物含量的快速检测。[方法]以‘库尔勒香梨’可溶性固形物含量(SSC)为研究指标,利用高光谱成像技术采集样本400~1 000 nm波长的漫反射光谱,对样本感兴趣区域(ROI)的光谱进行预处理,分别采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、迭代保留信息变量算法(IRIV)以及CARS-IRIV算法筛选特征变量,基于不同筛选方法分别建立偏最小二乘(PLS)与最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型,以预测集相关系数(Rp)、预测均方根误差(RMSEP)和预测相对分析误差(RPD)值对模型进行评价。[结果]CARS-IRIV算法可以有效减少CARS算法提取的变量个数,并稳定模型预测精度。LS-SVM模型预测结果优于PLS模型,在LS-SVM模型中CARS-IRIV-LS-SVM预测精度最高,Rp、RMSEP和RPD值分别为0.889、0.300和2.823。[结论]CARS-IRIV是一种有效的高光谱特征变量筛选算法,在提高预测精度的同时简化了模型的运算,CARS-IRIV-LS-SVM模型结合高光谱成像技术可以对‘库尔勒香梨’SSC进行快速有效的无损检测。 展开更多
关键词 高光谱成像技术 库尔勒香梨 可溶性固形物 竞争性自适应重加权算法 迭代保留信息变量算法
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基于三维重建的秸秆地单株水稻生长形态检测研究 被引量:5
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作者 魏天翔 汪小旵 +5 位作者 施印炎 王延鹏 王凤杰 张先洁 卜俊怡 杨四军 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1197-1208,共12页
[目的]为评估长江下游稻麦轮作区小麦秸秆全量还田对下茬水稻早期生长的影响,设计1种基于深度学习和三维重建的单株水稻生长形态参数测量方法。[方法]首先,以交并比(IoU)、像素精度(PA)和F值(精准率和召回率的调和平均数)作为精度衡量指... [目的]为评估长江下游稻麦轮作区小麦秸秆全量还田对下茬水稻早期生长的影响,设计1种基于深度学习和三维重建的单株水稻生长形态参数测量方法。[方法]首先,以交并比(IoU)、像素精度(PA)和F值(精准率和召回率的调和平均数)作为精度衡量指标,对比传统图像分割方法(ExG+Otus、Grabcut)和深度学习模型(DeepLabv3+、SegNet、PSPNet)优选出适用于田间水稻植株的图像分割方法。然后,将植株分割图像作为输入,使用多视图空间雕刻算法对水稻进行三维重建,并从模型中提取植株形态参数,与人工测量值对比验证精度。最后,利用筛选出的方法对不同秸秆还田方式下的水稻早期生长发育情况进行量化对比。[结果]DeepLabv3+网络可用于田间水稻图像分割,在水稻分蘖期的不同阶段均能实现较好的分割效果,且能克服田间的杂草、浮萍、倒影等干扰因素,其性能指标分别为IoU值0.801,PA值0.986,F值0.822,优于其他图像分割方法。使用空间雕刻算法结合深度学习图像分割技术可以实现田间水稻的三维模型重建,根据植株三维模型计算得到株高、叶长、分蘖数和叶片数4个形态参数,与人工测量参数对比,决定系数(R2)分别为0.99、0.95、0.89和0.95,均方根误差(RMSE)分别为1.03、1.19、0.82和1.39。利用该方法对“泡田+旋耕(SR)”“旋耕+泡田(RS)”和“翻耕+旋耕+泡田(PRS)”3种不同秸秆还田方式下的水稻早期生态参数进行为期4周的测量,从生长参数的增量对比来看,整体上水稻受秸秆还田的负面影响从小到大依次为PRS、RS、SR。[结论]本文方法可以实现较高精度的田间单株水稻三维重建,可用于秸秆还田后水稻早期生长形态检测研究。 展开更多
关键词 三维重建 深度学习 生长形态 秸秆还田 水稻
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室内植物表型平台及性状鉴定研究进展和展望 被引量:21
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作者 徐凌翔 陈佳玮 +4 位作者 丁国辉 卢伟 丁艳锋 朱艳 周济 《智慧农业(中英文)》 2020年第1期23-42,共20页
植物表型组学研究正逐渐向综合化、规模化、多尺度和高通量的方向快速发展。本文首先介绍了植物表型研究的最新动向。然后针对室内表型监测平台的特点和各类室内表型针对的表型性状进行了系统介绍,包括产量、品质、胁迫抗性(包括干旱、... 植物表型组学研究正逐渐向综合化、规模化、多尺度和高通量的方向快速发展。本文首先介绍了植物表型研究的最新动向。然后针对室内表型监测平台的特点和各类室内表型针对的表型性状进行了系统介绍,包括产量、品质、胁迫抗性(包括干旱、抗冷热、盐胁迫、重金属和病虫害)等。在此基础上,本文还根据通量、传感器集成度和平台大小等把一些国内外流行的室内植物表型平台进行了分类,并介绍了这些室内表型平台在植物研究中的应用情况。同时,本文还介绍了室内表型数据的管理和解析方法。最后,本文着重讨论了室内表型平台的发展方向,并结合中国植物研究的实际情况对表型组学在中国的发展提出了展望,以期为中国植物表型研究提供指导和建议。 展开更多
关键词 植物表型组学 室内表型监测 产量性状 品质性状 抗性表型 表型数据管理和解析分类
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基于叶绿素荧光成像的温室黄瓜植株病害分类与病情监测 被引量:12
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作者 王迎旭 孙晔 +2 位作者 李玉花 孙国祥 汪小旵 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期770-780,共11页
[目的]针对黄瓜植株极易染病且部分病害症状相似的问题,利用叶绿素荧光成像系统研究黄瓜植株不同病害区分及早期病害监测的可行性。[方法]采用叶绿素荧光成像系统采集全植株冠层图像,以褐斑病和炭疽病胁迫下的黄瓜植株为试验材料,分析... [目的]针对黄瓜植株极易染病且部分病害症状相似的问题,利用叶绿素荧光成像系统研究黄瓜植株不同病害区分及早期病害监测的可行性。[方法]采用叶绿素荧光成像系统采集全植株冠层图像,以褐斑病和炭疽病胁迫下的黄瓜植株为试验材料,分析植株生理状态,建立基于叶绿素荧光参数的病害分类和病情诊断模型。首先通过图像的分割得到病斑区域;然后采集植株氮含量、叶绿素含量与荧光参数,并分析其变化趋势;最后基于叶绿素荧光强度和动力学参数对黄瓜褐斑病和炭疽病进行分类和早期监测,分别采用支持向量机(SVM)算法和极端梯度提升(XGBoost)算法对不同程度病害植株进行分类。[结果]与对照植株相比,染病植株叶绿素含量及氮含量呈逐渐下降趋势,最大光化学量子产量(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)降低,非光化学淬灭(NPQ)、非光化学淬灭系数(qN)和光化学淬灭系数(qP)上升。对于植株的病害与病情分类,利用XGBoost算法进行分类的结果整体较好。对2种病害单独分类的准确率达到90%以上,对2种病害同时分类准确率达到85%以上,对病情和病害种类同时监测的准确率接近80%。[结论]基于叶绿素荧光成像系统监测黄瓜病情和区分其病害种类是可行的,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 叶绿素荧光 黄瓜 病害分类 病情监测 支持向量机(SVM) 极端梯度提升(XGBoost)
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基于诱虫板图像的温室番茄作物害虫识别与监测方法 被引量:13
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作者 卜俊怡 孙国祥 +2 位作者 王迎旭 魏天翔 汪小旵 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期373-383,共11页
[目的]本文旨在探索实时监测温室虫情和精准防控虫害的方法。[方法]设计了一种基于诱虫板图像背景均匀化的自适应分割方法,结合基于随机森林(random forest,RF)的图像识别算法识别4类温室番茄害虫(烟粉虱、潜叶蝇、果蝇和蚜虫)并计数。... [目的]本文旨在探索实时监测温室虫情和精准防控虫害的方法。[方法]设计了一种基于诱虫板图像背景均匀化的自适应分割方法,结合基于随机森林(random forest,RF)的图像识别算法识别4类温室番茄害虫(烟粉虱、潜叶蝇、果蝇和蚜虫)并计数。该方法首先提取诱虫板图像RGB(red-green-blue)颜色模型B分量和HSV(hue-saturation-value)颜色模型V分量,然后分别对2张图像分段调整背景灰度值得到均匀背景诱虫板灰度图像,再利用最大类间方差法确定阈值分割图像,经形态学处理后融合2张诱虫板二值图像,最后提取害虫区域的6个颜色特征、8个形状特征和6个纹理特征,训练随机森林以识别害虫并计数。[结果]对比分析Sauvola局部阈值法、Prewitt边缘分割法、k-means聚类法以及本文设计的自适应分割方法,结果表明基于背景均匀化的自适应分割方法效果最好,平均分割准确率为95.34%。对比分析7种特征向量组合下随机森林、C-SVC(C-support vector classification)和BP(back propagation)神经网络3种分类方法,结果表明综合颜色特征向量、形状特征向量和纹理特征向量作为输入的随机森林算法识别效果更好,对烟粉虱、潜叶蝇、果蝇和蚜虫的识别准确率分别为93.89%、90.71%、91.54%和90.40%。[结论]本文设计的方法能够实现诱虫板上4类害虫的识别和计数,可以为温室虫情监测与预警提供参考。 展开更多
关键词 诱虫板图像 背景均匀化 图像分割 害虫识别 随机森林
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