计算流体力学在果蔬干燥领域的研究进展

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作者 李孟卿 耿智化 +2 位作者 朱丽春 张茜 杨旭海 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期294-305,共12页

干燥是延长果蔬保质期的主要方法之一。随着计算机技术的发展,计算流体力学在果蔬干燥领域中得到广泛的应用。该技术可以对果蔬干燥过程中的流体流动、传热传质等动力学现象进行模拟和预测,并输出可视化结果。与传统实验相比,计算流体... 干燥是延长果蔬保质期的主要方法之一。随着计算机技术的发展,计算流体力学在果蔬干燥领域中得到广泛的应用。该技术可以对果蔬干燥过程中的流体流动、传热传质等动力学现象进行模拟和预测,并输出可视化结果。与传统实验相比,计算流体力学技术拥有节能、低成本、模拟速度快、灵活度高等优点。本文详细介绍了计算流体力学在果蔬干燥领域的工作原理,并对其在不同果蔬干燥方式中的研究进展进行综述,报道了耦合收缩的数值模型研究进度,并对计算流体力学在果蔬干燥领域的发展方向进行展望,以期为研究者提供新的见解和参考。 展开更多

关键词 计算流体力学 果蔬干燥 模拟 收缩

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单辊方刀式棉田机收膜杂圆捆料破碎装置设计与试验

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作者 杨崇科 张炳成 +5 位作者 王新忠 冯震 李佳莉 坎杂 白庆华 蒙贺伟 《农业工程学报》 北大核心 2025年第9期11-21,共11页

针对棉田机收膜杂圆捆料相较散料体积较大、缠绕紧实、力学特性相差较大难以整捆有效破碎进而影响残膜资源化利用的问题,该研究设计了一种基于滑切原理的单辊方刀式棉田机收膜杂圆捆料破碎装置。结合机收膜杂圆捆料物料特性,对装置破碎... 针对棉田机收膜杂圆捆料相较散料体积较大、缠绕紧实、力学特性相差较大难以整捆有效破碎进而影响残膜资源化利用的问题,该研究设计了一种基于滑切原理的单辊方刀式棉田机收膜杂圆捆料破碎装置。结合机收膜杂圆捆料物料特性,对装置破碎过程进行分析,确定了关键部件结构及工作参数,并搭建试验台验证装置工作性能。以残膜破碎合格率为评价指标,以动刀与下刀片间隙、动刀排布方式、动刀辊转速为试验因素开展三因素三水平响应曲面试验,分析各试验因素对装置性能的影响,建立残膜破碎合格率回归模型,利用Design-Expert软件的参数优化功能获取装置的最优参数组合。试验结果表明:影响残膜破碎合格率的主次因素分别为动刀辊转速、动刀与下刀片间隙、动刀排布方式,在动刀与下刀片间隙为14 mm、动刀排布方式为交错排布、动刀辊转速165 r/min时残膜破碎合格率达到最大值69.51%。验证试验获得的平均残膜破碎合格率为70.78%,与模型预测结果误差在2%以内,装置能实现膜杂圆捆料的整捆破碎,破碎质量满足膜杂资源化利用要求。研究结果可为棉田机收膜杂圆捆料破碎装置研发提供一定的参考。 展开更多

关键词 地膜 试验 方刀 圆捆料 撕碎装置

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基于改进YOLO11n的复杂环境下多目标奶牛日常行为检测

3

作者 张欣冉 王新忠 +3 位作者 周奎州 蒙贺伟 彭慧杰 李亚萍 《农业工程学报》 北大核心 2025年第14期155-164,共10页

为解决养殖场圈舍内奶牛与环境背景颜色相似、奶牛受卧床和栏杆等物体遮挡以及同一个监控画面下奶牛多尺度等因素影响,易造成现有模型在提取奶牛关键行为信息时出现误检、漏检等问题,该研究提出了一种基于改进YOLO11n的复杂环境下多目... 为解决养殖场圈舍内奶牛与环境背景颜色相似、奶牛受卧床和栏杆等物体遮挡以及同一个监控画面下奶牛多尺度等因素影响,易造成现有模型在提取奶牛关键行为信息时出现误检、漏检等问题,该研究提出了一种基于改进YOLO11n的复杂环境下多目标奶牛日常行为检测方法。首先,在复杂环境背景下采集奶牛站立、行走、躺卧和采食4种基本行为图像,构建多目标奶牛行为数据集。其次,提出改进的WCG-YOLO11n模型,利用小波卷积层(WTConv)模块重新设计C3k2模块的瓶颈(botteleneck)结构,扩大图像感受野,增强对复杂背景上下文信息的特征提取能力。将级联分组注意力机制(cascaded group attention,CGA)融合至C2PSA模块,加强模型对遮挡奶牛区域特征的提取。在特征融合阶段利用重参数化泛化特征金字塔网络(efficient reparameterized generalized-FPN,Efficient RepGFPN)作为颈部网络,使其能够有效捕捉到奶牛行为图像中不同尺度的特征。最后,对改进模型WCG-YOLO11n在复杂环境下进行对比试验,结果表明,WCG-YOLO11n对多目标奶牛日常行为检测平均精度均值为95.3%,相比基线模型YOLO11n提高了2.2个百分点,与Faster R-CNN、DETR、YOLOv5s、YOLOv7、YOLOv8n和YOLOv9模型相比分别提高2.7、2.1、1.3、2.9、2.4和0.6个百分点。该模型在检测精度方面表现突出,能够有效应对不同程度的遮挡干扰,可为规模化养殖场饲养员监测奶牛行为提供一定的技术支持。 展开更多

关键词 目标检测 深度学习 模型 行为识别 WCG-YOLO11n 奶牛

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基于改进YOLOv8n的低倍率显微图像黄瓜霜霉病孢子囊检测

4

作者 张志军 李明 +1 位作者 刘凯歌 查志华 《农业工程学报》 北大核心 2025年第13期216-224,共9页

针对低倍率显微图像下黄瓜霜霉病孢子囊检测存在人工效率低、传统算法鲁棒性不足的问题,该研究提出一种改进的YOLOv8n模型。通过多模块协同优化提升检测性能:1)设计WhirlConv(whirl convolution)模块,采用四分支反射填充与独立卷积核捕... 针对低倍率显微图像下黄瓜霜霉病孢子囊检测存在人工效率低、传统算法鲁棒性不足的问题,该研究提出一种改进的YOLOv8n模型。通过多模块协同优化提升检测性能:1)设计WhirlConv(whirl convolution)模块,采用四分支反射填充与独立卷积核捕获多方向特征,结合通道注意力机制抑制冗余信息;2)引入P2层级高分辨率特征图构建多尺度检测头,扩展极小目标覆盖范围;3)在SPPF(spatial pyramid pooling-fast)模块中嵌入LSKA(large separable kernel attention)注意力机制,通过大分离卷积核捕获长程依赖关系,在保持模块轻量化的同时实现性能的提升。试验表明,改进模型在自建数据集上精确度达到94.2%,召回率达到90.1%,平均精度均值(mAP_(0.5))达到86.9%,较基准模型YOLOv8n分别提升10、7.2和7.8个百分点,参数量(17.7 M)和浮点运算量(56.9 G)比RT-DETR-R50分别减少25.1 M和77.5 G。该模型为低倍率显微图像下的孢子囊检测提供了一种有效检测方法。 展开更多

关键词 YOLOv8n 黄瓜 霜霉病 孢子囊检测 显微图像 低倍率

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基于Arduino的穴播器排种监测系统研究 被引量：2

5

作者 向阳 康建明 +5 位作者 张春艳 彭强吉 张宁宁 王永烁 罗昌志 唐朝辉 《农业装备与车辆工程》 2023年第4期27-29,47,共4页

针对穴播器作业中其排种过程难以监测的问题,基于Arduino单片机设计了一种穴播器排种监测系统。以气吸滚筒式花生穴播器为研究对象,根据种子运动轨迹以及穴播器工作特性,确定传感器安装位置;选择红外对射传感器、线性霍尔传感器为信号... 针对穴播器作业中其排种过程难以监测的问题,基于Arduino单片机设计了一种穴播器排种监测系统。以气吸滚筒式花生穴播器为研究对象,根据种子运动轨迹以及穴播器工作特性,确定传感器安装位置;选择红外对射传感器、线性霍尔传感器为信号采集元件,通过蓝牙模块实现人机交互。试验验证,系统在穴播器前进速度为3~5 km/h时,排种监测系统具有良好的准确性和稳定性,为提高农机装备智能化水平提供参考。 展开更多

关键词 监测系统 ARDUINO 穴播器 传感器

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膜杂捆料多级破碎机设计与试验 被引量：3

6

作者 严义其 坎杂 +7 位作者 王吉亮 陈绍杰 杨崇科 李佳莉 张炳成 严伟哲 冯震 李亚萍 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期187-195,共9页

针对棉田机收膜杂捆料中膜-土-秆分布不均、相互裹绕且体积过大,无法直接进行有效破碎的问题,通过分析膜杂捆料的破碎过程,确定了一种先破捆、再破碎的破碎方案,并设计了一种包含均匀喂料装置、直刀破捆装置、Y型甩刀破碎装置的膜杂捆... 针对棉田机收膜杂捆料中膜-土-秆分布不均、相互裹绕且体积过大,无法直接进行有效破碎的问题,通过分析膜杂捆料的破碎过程,确定了一种先破捆、再破碎的破碎方案,并设计了一种包含均匀喂料装置、直刀破捆装置、Y型甩刀破碎装置的膜杂捆料多级破碎机。以破碎刀辊转速、喂入速度、定刀数量作为主要影响因素,以残膜破碎合格率作为评价指标,进行三因素三水平试验,确定优化参数指标为试验在破碎刀辊转速1 125 r/min;喂入速度为0.012 m/s;定刀数量1个的因素水平下,此时膜杂捆料破碎合格率达到75.15%,满足后续加工工艺要求。该装置的研究对残膜资源化利用关键技术问题具有重要意义和应用价值。 展开更多

关键词 农业机械 试验 残膜资源化利用 膜杂捆料 破碎机器

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基于可见/近红外透射光谱的亚健康水心苹果检测 被引量：1

7

作者 王晨晨 翟明灿 +3 位作者 李贺 莫小明 查志华 吴杰 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2024年第7期117-125,182,共10页

[目的]实现亚健康水心苹果的无损检测。[方法]分别采用对数函数法和研究提出的幂函数法消除果实直径对光谱衰减的影响,并分别转换为格拉姆角差场图、格拉姆角和场图、马尔可夫变迁场图、递归图以及对称极坐标图,通过添加卷积注意力模块... [目的]实现亚健康水心苹果的无损检测。[方法]分别采用对数函数法和研究提出的幂函数法消除果实直径对光谱衰减的影响,并分别转换为格拉姆角差场图、格拉姆角和场图、马尔可夫变迁场图、递归图以及对称极坐标图,通过添加卷积注意力模块的ResNet50网络模型挖掘与水心程度相关的图像深层特征,经t分布随机邻域嵌入方法降维并聚类分析后,将最适宜图像特征输入到改进粒子群算法优化的支持向量机、极限学习机、k近邻和随机森林分类器进行水心苹果三分类。[结果]幂函数法消除直径对透射光谱影响的效果优于对数函数法,格拉姆角差场图像特征可视化后,轮廓系数、CH分数和戴维森堡丁指数分别为0.93,0.88,0.24,均优于其余图像转换方法。ResNet50-IPSO-ELM取得了最高的分类准确率,为96.8%,测试集中对3种水心程度苹果的总体判别准确率可达96.3%,平均查准率、平均查全率和平均加权调和均值分别为87.2%,95.8%,92.3%。[结论]该模型不仅对多数类的无水心果、健康水心果保持较高分类准确率,也对少数类的亚健康水心果具有较高的判别能力。 展开更多

关键词 苹果 水心 可见/近红外光谱 光谱修正 深度特征 无损检测

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基于力声信息融合感知的香梨果肉脆度评价

8

作者 莫小明 郭磊 +3 位作者 李贺 翟明灿 查志华 吴杰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期314-320,共7页

为实现香梨脆度更符合感官评价的仪器检测,该研究采用万能材料试验机与麦克风以51 200 Hz高频同步采集香梨果肉破裂时的力声信号,在力声曲线锯齿度分析区间进行数据层信息融合,并分别转换为格拉姆角和场图与角差场图、对称极坐标图、马... 为实现香梨脆度更符合感官评价的仪器检测,该研究采用万能材料试验机与麦克风以51 200 Hz高频同步采集香梨果肉破裂时的力声信号,在力声曲线锯齿度分析区间进行数据层信息融合,并分别转换为格拉姆角和场图与角差场图、对称极坐标图、马尔可夫变迁场图及递归图,通过ResNet50网络挖掘与感官脆度评分相关的图像深度特征,经特征降维的主成分输入到超参数优化后的K近邻、极限学习机、随机森林及支持向量回归模型,实现香梨果肉脆度的定量预测。研究结果表明,马尔可夫变迁场图像全连接层特征降维后的主成分与感官脆度评分的相关系数绝对均值最大,为0.64,最适宜定量表征香梨果肉感官脆度评分差异,通过主成分分析提取了前10个主成分解释图像高维全连接层特征95.75%的信息,以这10个主成分构建的ResNet50-SVR(support vector regression)模型预测集决定系数为0.96,预测集均方根误差为0.24,预测偏差比为4.88,具有较高的预测精度和稳定性,可实现对香梨果肉脆度较为准确的仪器检测,该研究结果为香梨果肉的脆度评价提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 仪器测试 主成分分析 数据融合 力声信号 脆度评价

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基于声振响应法的香梨硬度无损检测 被引量：10

9

作者 王志鹏 吴杰 +2 位作者 赵正强 张宏文 梅卫江 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期277-283,共7页

为了探索香梨硬度无损检测的方法,该研究搭建了由压电梁式传感器进行信号激励和感测的检测装置,分析了装置信号检测的稳定性,提取了香梨共振频率和声速并进行香梨硬度评估,然后将这两响应参数的评估硬度与香梨硬度的M-T穿刺法(Magness-T... 为了探索香梨硬度无损检测的方法,该研究搭建了由压电梁式传感器进行信号激励和感测的检测装置,分析了装置信号检测的稳定性,提取了香梨共振频率和声速并进行香梨硬度评估,然后将这两响应参数的评估硬度与香梨硬度的M-T穿刺法(Magness-Taylor)测量结果进行线性回归分析,以构建香梨硬度的检测模型。结果表明,检测装置的共振频率和声速信号检测稳定可靠,并且在香梨赤道部不同位置激励感测均无显著差异(P>0.05);基于共振频率法和声速法的硬度评估指标可以构建3种香梨硬度检测模型,相关系数分别为0.841、0.877和0.938,其中由共振频率检测硬度和声速检测硬度联合构建的检测模型硬度检测敏感度为67.30%,最接近M-T穿刺法检测敏感度,该模型对香梨正常果和粗皮果的检测准确率较高,达到86.7%。研究结果可为声振法无损检测香梨硬度提供参考。 展开更多

关键词 无损检测 果实 振动分析 香梨 硬度 共振频率 声速

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香梨振动模态分析及硬度评估指标构建 被引量：4

10

作者 赵正强 吴杰 +2 位作者 王志鹏 葛云 王虎挺 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第23期277-284,共8页

为了实现香梨硬度这一重要内部品质的无损检测评估,该文结合有限元模态和试验模态分析方法,以了解香梨果形对不同振动模态频率的影响,并基于模态频率建立适于不同果形香梨硬度评估的指标。研究结果表明,扁圆-扁椭模态和第一类球形模态... 为了实现香梨硬度这一重要内部品质的无损检测评估,该文结合有限元模态和试验模态分析方法,以了解香梨果形对不同振动模态频率的影响,并基于模态频率建立适于不同果形香梨硬度评估的指标。研究结果表明,扁圆-扁椭模态和第一类球形模态的频率可用于检测分析,信号感测适宜位置分别为香梨的梗端和赤道部,所获得的频率随香梨纵横比增大分别呈线性递减和递增趋势,根据这2种模态频率建立了新的硬度指标,与传统硬度指标比较,应用香梨硬度评估新指标计算时,香梨2种模态频率的有限元结果与试验结果的比值更接近1,分别为1.0050±0.0042和1.0000±0.0043。因此,硬度评估新指标可以准确地评估香梨的硬度,并且成功消除了果形的影响,研究结果对今后香梨果实硬度振动法无损检测技术开发更具有实际指导意义。 展开更多

关键词 果实 振动分析 有限元法 香梨 果形 硬度评估指标

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PBAT/PLA全生物降解地膜的降解性能及对石河子垦区棉花生长的影响 被引量：16

11

作者 汪敏 严旎娜 +5 位作者 蒋希芝 陈罡 梁荣庆 陈叶凡 张晓美 徐磊 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期273-282,共10页

为探讨PBAT/PLA全生物降解地膜在新疆棉花上的应用效果,以PE地膜为对照,在新疆石河子垦区开展PBAT/PLA全生物降解地膜应用试验,系统分析了PBAT/PLA地膜的降解性能及其对土壤温湿度、棉花长势和产量的影响。结果表明:PBAT/PLA地膜降解较... 为探讨PBAT/PLA全生物降解地膜在新疆棉花上的应用效果,以PE地膜为对照,在新疆石河子垦区开展PBAT/PLA全生物降解地膜应用试验,系统分析了PBAT/PLA地膜的降解性能及其对土壤温湿度、棉花长势和产量的影响。结果表明:PBAT/PLA地膜降解较快,在覆膜43 d即进入诱导期;红外、X射线衍射、扫描电镜等测试也表征出PBAT/PLA地膜田间降解后分子链、晶体结构和微观形貌等发生的一系列变化;在棉花生育前期,PBAT/PLA地膜膜面保持完整,增温保墒效果良好,两组出苗率一致;但随着PBAT/PLA地膜逐渐裂解,其应用效果开始下降,棉花进入盛蕾期后,PBAT/PLA地膜覆盖下土壤温度和含水率比PE地膜覆盖分别低0.30~1.15℃和2.31~3.46个百分点,最终导致PBAT/PLA地膜组的株高和茎粗较PE地膜组分别降低22.08%和12.82%,籽棉减产20.24%。因此,PBAT/PLA全生物降解地膜还需从材料分子链结构层面进行配方改良、推迟降解诱导期、提高棉田覆盖应用潜力,使其能更好在新疆棉花生产中进行试用推广。 展开更多

关键词 棉花 地膜 降解 PBAT/PLA 石河子垦区 土壤温湿度

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基于声振信号的香梨内部早期褐变判别 被引量：8

12

作者 张慧 吴杰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第17期264-271,共8页

香梨内部发生的褐变病害对香梨品质有严重影响,迫切需要对香梨内部早期褐变实现快速准确判别以减少贮藏期损失并提高商品率。该研究基于压电梁式传感器搭建声振无损检测装置系统,从香梨声振响应信号中提取了11个时域特征参数和7个频域... 香梨内部发生的褐变病害对香梨品质有严重影响,迫切需要对香梨内部早期褐变实现快速准确判别以减少贮藏期损失并提高商品率。该研究基于压电梁式传感器搭建声振无损检测装置系统,从香梨声振响应信号中提取了11个时域特征参数和7个频域特征参数,分别组成时域特征向量、频域特征向量和组合域特征向量(时域和频域参数组合),然后利用补偿距离评估技术评估各特征参数对香梨内部褐变的敏感性,输入敏感性较大的特征参数训练香梨内部褐变K-近邻域(K-nearest neighbor,KNN)判别模型。通过对模型判别结果的混淆矩阵分析,采用3个时域参数(波形因子、峭度、方根幅值)和1个频域参数(频率方差)构建香梨内部早期褐变KNN模型(近邻数K=5)用于判别早期褐变香梨,准确率和F1值分别为91.84%和92.59%;对已识别的褐变香梨,采用2个时域参数(波形因子、裕度因子)和1个频域参数(均方频率)构建香梨内部轻度褐变KNN模型(K=7)进一步判别其中的轻度褐变香梨,准确率和F1值分别为81.82%和83.33%。研究结果可为今后声振法香梨内部褐变实时在线检测和自动化分级技术研发提供参考。 展开更多

关键词 无损检测 果实 香梨 内部褐变 统计特征参数 K-近邻域算法 声振法

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基于傅里叶描述子和共振频率的不规则果形梨果硬度评估指标构建 被引量：4

13

作者 王鹏 吴杰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期299-306,共8页

针对不规则果形梨果,为构建适用于评估果形不规则梨果硬度的硬度指标,该研究采用傅里叶描述子对梨果轮廓进行描述,并将试验模态分析和有限元模态分析相结合,研究果形变化对梨果振动频率的影响规律,基于振动频率和果形描述子构建硬度评... 针对不规则果形梨果,为构建适用于评估果形不规则梨果硬度的硬度指标,该研究采用傅里叶描述子对梨果轮廓进行描述,并将试验模态分析和有限元模态分析相结合,研究果形变化对梨果振动频率的影响规律,基于振动频率和果形描述子构建硬度评估指标。结果表明,采用前15个傅里叶描述子可以准确描述啤梨果形轮廓特征,第1傅里叶描述子与啤梨低频弯曲、挤压、呼吸模态频率线性相关性较高,相关系数分别为-0.923、-0.922、0.700;挤压模态振动变形在赤道部较大,测试时易于提取共振频率,因此选取挤压模态频率构建含有第1傅里叶描述子的硬度指标,新指标评估硬度值与M-T穿刺硬度实测值决定系数为0.892。研究结果可为果形不规则梨果硬度评价提供参考。 展开更多

关键词 无损检测 果实 傅里叶描述子 模态分析 果形 硬度评估指标 共振频率

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储藏温度对库尔勒香梨动态粘弹特性的影响 被引量：2

14

作者 吴杰 葛云 +1 位作者 王虎挺 李凡 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 2010年第6期781-784,共4页

采用Q800动态力学分析仪对4个温度水平下(-2℃、10℃、20℃和30℃)的库尔勒香梨果肉进行振荡剪切试验,以探讨温度对香梨果肉组织动态粘弹力学特性的影响,为香梨机械防损和质地品质保持提供指导。试验结果表明:不同温度下果肉的储能模量... 采用Q800动态力学分析仪对4个温度水平下(-2℃、10℃、20℃和30℃)的库尔勒香梨果肉进行振荡剪切试验,以探讨温度对香梨果肉组织动态粘弹力学特性的影响,为香梨机械防损和质地品质保持提供指导。试验结果表明:不同温度下果肉的储能模量G′均远高于损耗模量G″,损耗正切tanδ(G″/G′)范围为0.082～0.095,表明香梨是以弹性为主导的粘弹体。香梨果肉组织的储能模量(G′)和损耗模量(G″)不受频率影响,均随温度下降呈上升趋势;当温差10℃时,各动态模量之间无显著差异,表明只有较大的变温幅度温才会对香梨果肉的粘弹特性和机械耐损性能有显著影响。 展开更多

关键词 库尔勒香梨 储藏温度 动态粘弹特性

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香梨质地的多面分析及综合评价 被引量：6

15

作者 娄来峰 吴杰 +2 位作者 张慧 吕吉光 杨雪梅 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第3期373-377,共5页

针对市场上香梨质地良莠不齐的现状,为实现香梨质地的综合评价,对不同贮藏期香梨进行了质地多面分析,并对测量所得的香梨质地参数进行主成分分析和聚类分析。结果表明:果肉破裂力、硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性、回复性、附着性7项质地... 针对市场上香梨质地良莠不齐的现状,为实现香梨质地的综合评价,对不同贮藏期香梨进行了质地多面分析,并对测量所得的香梨质地参数进行主成分分析和聚类分析。结果表明:果肉破裂力、硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性、回复性、附着性7项质地参数间具有显著相关性(P<0.05),对质地表达具有重复性,可提取3个主成分解释原质地87.39%信息;聚类分析将香梨质地参数分为3个群集时,第1主成分代表群集2的咀嚼性,第2主成分代表群集1的破裂力、硬度,第3主成分代表群集3的附着性、弹性、黏聚性、回复性;通过对3个主成分加权求和计算可得到综合评价香梨质地的指数,该质地指数随贮藏时间呈明显下降趋势,可为香梨质地分级检测提供策略。 展开更多

关键词 香梨 质地多面分析 主成分分析 聚类分析 质地指数 综合评价

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香梨脆度的力声同步检测 被引量：5

16

作者 张金阁 周婷 +1 位作者 王鹏 吴杰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期290-298,共9页

为了实现香梨脆度接近触听感官的准确评价,该研究采用质构仪和声音包络检波器(Acoustic Envelop Detector,AED)相结合同步采集香梨穿刺的力声信号,然后用峰值法从力声曲线中分别提取15个力学参数和6个声学参数,在对各参数自相关分析的... 为了实现香梨脆度接近触听感官的准确评价,该研究采用质构仪和声音包络检波器(Acoustic Envelop Detector,AED)相结合同步采集香梨穿刺的力声信号,然后用峰值法从力声曲线中分别提取15个力学参数和6个声学参数,在对各参数自相关分析的基础上,选取12个力学参数和4个声学参数应用人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)两种算法分别基于力学参数、声学参数和力声参数融合构建不同香梨果肉脆度分类模型,并比较各模型分类性能。研究结果表明,无论SVM模型还是ANN模型,力声学参数融合所构建的模型比单独使用任一种参数所构建的模型能更准确进行香梨脆度分类,ANN模型采用三层隐藏层每层14个隐藏节点结构,脆度分类准确率较高,为96.1%;采用二次核函数构建SVM模型的分类准确率较高,为93.8%。两种分类模型对不同脆度香梨具有基本相同的分类能力,均可满足对不同脆度香梨准确分类的要求,可为香梨及其他湿脆性果蔬脆度分类检测提供参考。 展开更多

关键词 机器学习 模型 库尔勒香梨 脆度 力声测量

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改进圆形Hough变换的田间红提葡萄果穗成熟度判别 被引量：30

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作者 周文静 查志华 吴杰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期205-213,共9页

针对田间环境下红提葡萄果穗成熟度人眼判断效率低且易误判的问题,该研究采用K近邻(K-nearest neighbor,KNN)算法和最大类间方差(Otsu)法分别对葡萄果穗图像背景分割以找到最佳分割效果,采用圆形Hough变换识别葡萄果粒,并开发了可判别... 针对田间环境下红提葡萄果穗成熟度人眼判断效率低且易误判的问题,该研究采用K近邻(K-nearest neighbor,KNN)算法和最大类间方差(Otsu)法分别对葡萄果穗图像背景分割以找到最佳分割效果,采用圆形Hough变换识别葡萄果粒,并开发了可判别葡萄果穗成熟度的算法。研究结果表明,不论顺光、逆光或者与田间背景相似的绿色果穗,KNN法可实现良好的背景分割,然后圆形Hough变换法在边缘阈值和灵敏度分别取0.15和0.942时,识别葡萄果粒的准确率可达96.56%。在此研究基础上,采用该研究开发的葡萄果穗成熟度判断算法,可根据颜色将果粒划分不同成熟度等级,并实现对果穗成熟度判别,判别准确率为91.14%。该研究结果可为果农适宜期收获葡萄及自动化采摘提供重要指导。 展开更多

关键词 图像处理 识别 机器视觉 HOUGH变换 成熟度 果穗

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基于声振信号对称极坐标图像的苹果霉心病早期检测 被引量：9

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作者 赵康 查志华 +1 位作者 李贺 吴杰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第18期290-298,共9页

为实现苹果早期霉心病较高精度的检测,该研究采用对称极坐标法(Symmetrized Dot Pattern,SDP)将苹果声振信号变换为雪花图,然后采用AlexNet、VGG16和ResNet50卷积神经网络以迁移学习方式深度挖掘SDP雪花图像的特征信息,将其输入到支持... 为实现苹果早期霉心病较高精度的检测,该研究采用对称极坐标法(Symmetrized Dot Pattern,SDP)将苹果声振信号变换为雪花图,然后采用AlexNet、VGG16和ResNet50卷积神经网络以迁移学习方式深度挖掘SDP雪花图像的特征信息,将其输入到支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器,对霉心程度≤7%的苹果进行检测。研究结果表明,当时间间隔系数为25和角度放大因子为50°时,健康果与早期霉心果声振信号的SDP图形状特征差异最大,在此条件下获取的SDP图经卷积神经网络AlexNet、VGG16和ResNet50提取特征并构建了不同核函数的SVM霉心果检测模型,在各类SVM模型中,ResNet50-SVM-gaus(高斯核)模型用相对较少的训练时间和参数量可取得训练集霉心果较高分类准确率,经超参数优化训练该模型对健康果和早期霉心果测试集不平衡样本(10∶1)的总体分类准确率达到96.97%,平均查准率、平均查全率、平均加权调和均值、Kappa系数和马修斯相关系数值分别为80.19%、90.36%、86.21%,82.54%和82.68%,该模型不仅对多数类的健康果保持较高分类准确率,而且对少数类的早期霉心果也具有较高判别能力。研究结果为声振法应用于果蔬内部病害的早期在线检测系统研发提供了技术支撑。 展开更多

关键词 无损检测 支持向量机 苹果霉心病 早期检测 声振法 对称极坐标法 卷积神经网络

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基于智能手机声信号哈密瓜成熟度的快速检测 被引量：5

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作者 吕吉光 吴杰 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第24期287-293,共7页

为满足瓜农和消费者便携、快速、价廉无损检测哈密瓜成熟度的要求,采用手机录制不同成熟度哈密瓜的拍打声信号并进行分析处理,提取11 个特征量,然后选择对不同成熟度具有显著差异的单个或多个特征量组成不同特征向量训练支持向量机分类... 为满足瓜农和消费者便携、快速、价廉无损检测哈密瓜成熟度的要求,采用手机录制不同成熟度哈密瓜的拍打声信号并进行分析处理,提取11 个特征量,然后选择对不同成熟度具有显著差异的单个或多个特征量组成不同特征向量训练支持向量机分类器,通过对哈密瓜的未熟、适熟和过熟3 种成熟度判别结果的混淆矩阵分析,确定采用频谱质心wc、帧能量E、第1子带短时能量比SSTE1组成特征向量训练成熟分类器,最适于哈密瓜未熟瓜和成熟瓜判别;采用过零率、第2子带短时能量比SSTE2、第3子带短时能量比SSTE3组成特征向量训练适熟分类器,最适于哈密瓜适熟瓜和过熟瓜判别。该研究开发的手机安卓应用程序对哈密瓜成熟度判别总体准确率可达90.9%,并可通过用户反馈进一步提高判别能力。与此同时,采用逐步多元回归预测模型,实现wc、E及第1、2、4子带短时能量对哈密瓜糖度较准确的预测。 展开更多

关键词 成熟度 声信号 支持向量机 智能手机 哈密瓜

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基于力声信号锯齿化多特征融合的香梨脆度评价 被引量：5

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作者 周婷 莫小明 +2 位作者 查志华 张金阁 吴杰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第13期305-312,共8页

为了实现香梨脆度更符合感官评价的检测,该研究采用质构仪与麦克风同步采集香梨果肉破裂时的力声响应信号,然后采用峰值法、傅里叶功率谱法和表观分形维数法对力声响应曲线的锯齿化特征进行度量,分别提取了29个力学锯齿度参数和14个声... 为了实现香梨脆度更符合感官评价的检测,该研究采用质构仪与麦克风同步采集香梨果肉破裂时的力声响应信号,然后采用峰值法、傅里叶功率谱法和表观分形维数法对力声响应曲线的锯齿化特征进行度量,分别提取了29个力学锯齿度参数和14个声学锯齿度参数用于香梨果肉感官脆度预测。研究结果表明,在43个锯齿度特征参数中,35个特征参数与香梨果肉感官脆度存在显著相关性(P<0.05),可反映香梨脆度变化。通过主成分分析提取了前8个主成分解释原变量85.58%的信息,以这8个主成分构建预测感官脆度的多元线性回归模型,模型校正集决定系数为0.862,均方根误差为0.588,表明该模型具有较高的预测精度和稳定性,可为香梨脆度的仪器准确检测提供研究基础。 展开更多

关键词 脆度 果实 仪器检测 力声信号 主成分分析

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