高光谱成像技术在农畜产品有害微生物快速检测中的研究进展 被引量：3

1

作者 崔博 田有文 刘思伽 《食品工业科技》 CAS CSCD 北大核心 2016年第17期366-371,共6页

农畜产品中含有有害微生物可以使农畜产品腐败变质,快速可靠的检测有害微生物显得特别重要,高光谱成像技术可以对农畜产品微生物进行快速无损检测。本文首先介绍高光谱成像系统以及高光谱图像处理方法。然后介绍了高光谱成像技术在水产... 农畜产品中含有有害微生物可以使农畜产品腐败变质,快速可靠的检测有害微生物显得特别重要,高光谱成像技术可以对农畜产品微生物进行快速无损检测。本文首先介绍高光谱成像系统以及高光谱图像处理方法。然后介绍了高光谱成像技术在水产品微生物、肉类产品微生物、粮食籽粒微生物、水果表面有害微生物无损检测方面的研究进展。指出高光谱成像技术可以检测出有害微生物种类以及有害微生物的总量。尽管高光谱成像技术优势明显,但在精确性、快速挖掘数据等方面面临着挑战。随着光学技术、计算机技术的进一步发展,未来高光谱成像技术可能会在农畜产品微生物实时在线检测上得到应用。 展开更多

关键词 高光谱成像 检测 农畜产品微生物

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水果病虫害无损检测技术研究进展 被引量：8

2

作者 乔世成 田有文 +3 位作者 何宽 姚萍 古文君 王建平 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期227-234,共8页

水果的病害和虫害是影响水果品质等级鉴定的重要因素。水果在生长、加工、贮藏、运输过程中容易受到病菌侵染和害虫侵蚀,这将造成水果品质降低,同时对食品安全也会造成不良影响。本文综述了X射线成像技术、计算机视觉技术、核磁共振技... 水果的病害和虫害是影响水果品质等级鉴定的重要因素。水果在生长、加工、贮藏、运输过程中容易受到病菌侵染和害虫侵蚀,这将造成水果品质降低,同时对食品安全也会造成不良影响。本文综述了X射线成像技术、计算机视觉技术、核磁共振技术、光谱技术、新兴传感器技术等无损检测技术在水果病虫害识别与检测中的应用进展,并分析各技术的优势和劣势,重点介绍了高光谱成像技术在水果病虫害识别与检测方面的应用进展,分析存在的问题、展望发展趋势,为后续研究提供参考。 展开更多

关键词 水果 病害 虫害 无损检测技术 高光谱成像技术

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粳稻多旋翼植保无人机雾滴沉积垂直分布研究 被引量：34

3

作者 许童羽 于丰华 +2 位作者 曹英丽 杜文 马明洋 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期101-107,共7页

为研究多旋翼植保无人机低空喷施作业过程中,水稻垂直方向雾滴沉积的分布规律,在水稻冠层叶片、中部叶片、底部叶片分别放置了雾滴测试卡,收集植保无人机喷洒过程中的雾滴信息。使用清水代替农药来模拟喷施过程,利用雾滴沉积分析软件i ... 为研究多旋翼植保无人机低空喷施作业过程中,水稻垂直方向雾滴沉积的分布规律,在水稻冠层叶片、中部叶片、底部叶片分别放置了雾滴测试卡,收集植保无人机喷洒过程中的雾滴信息。使用清水代替农药来模拟喷施过程,利用雾滴沉积分析软件i DAS分析雾滴测试卡,得出植保无人机雾滴在水稻垂直方向的分布结果。试验结果表明:植保无人机低空喷雾在水稻垂直方向的雾滴覆盖率存在显著差异,有效喷幅内旋翼下方区域的雾滴覆盖效果最好,而远离旋翼的位置,雾滴覆盖率较差。从水稻垂直方向的不同位置分析,雾滴总体覆盖率为冠层54.86%,中部32.69%,底部24.7%;水稻垂直各位置的粒径分布中,平均粒径范围处于110~140μm之间,粒径大小适合植物病虫的防治。冠层的点密度最大,而水稻中间部位和水稻底部的点密度分布较为相似;水稻中部雾滴扩散比(0.465)优于冠层(0.38)和底部(0.31),整体喷雾的雾滴扩散比与相对粒谱宽度的数值均低于正常值(0.67)。 展开更多

关键词 植保无人机 雾滴沉积 粳稻

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基于高光谱成像的苹果果梗完整性识别方法研究 被引量：3

4

作者 田有文 赖兴涛 +3 位作者 张芳 石瑞瑶 古文君 王文森 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期234-241,共8页

为了实现对苹果品质的等级评价,对果梗的完整性进行检测是必不可少的。选取了苹果样本260个,其中果梗完整果104个、果梗不完整果92个、没有果梗果64个。利用高光谱成像技术提取苹果感兴趣区域光谱信息。采用逐步多元回归算法(stepwise m... 为了实现对苹果品质的等级评价,对果梗的完整性进行检测是必不可少的。选取了苹果样本260个,其中果梗完整果104个、果梗不完整果92个、没有果梗果64个。利用高光谱成像技术提取苹果感兴趣区域光谱信息。采用逐步多元回归算法(stepwise multiple linear regression,SMLR)从全波段(450~970nm)提取了5个特征波长(594.78,572.08,599.84,626.48,666nm),采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)从全波段(450~970nm)提取了7个特征波长(467.5,672.4,695.4,730.2,840.4,952.6,969.6nm)。然后,提取感兴趣区域的惯性矩、相关性、能量和熵4个纹理特征。将光谱特征、纹理特征、光谱特征结合纹理特征3组数据,分别作为输入矢量,采用支持向量机(support vector machine,SVM)、BP人工神经网络(BP artificial neural network,BPANN)对苹果果梗完整性进行识别,使用交叉验证的方法进行5组交叉验证,每一组分别从训练集和验证集中拿出30个进行互换,将5组验证集正确率的平均值作为评价指标,并且对比分析结果。结果表明:单独使用纹理特征作为输入矢量,果梗识别效果不佳,SVM模型正确率为50.3%,BPANN模型正确率为37.2%。融合光谱特征和纹理特征作为输入矢量识别效果一般,SPA-T-SVM模型正确率为86.6%,SPA-T-BPANN模型正确率为80.3%,SMLR-T-SVM模型正确率为77.2%,SMLR-T-BPANN模型正确率为74.9%。只采用光谱特征作为输入矢量识别效果较好,其中SPA-SVM方法识别效果最好,识别正确率达到91.7%,且数据计算量小。该研究为苹果品质等级评价提供了理论依据。 展开更多

关键词 果梗完整性 高光谱成像 连续投影法 支持向量机

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基于Landsat8 OLI遥感数据的辽河口湿地分类与动态监测研究 被引量：4

5

作者 杜文 国斯恩 +4 位作者 刘津如 金忠煜 潘昊 宋飞 许童羽 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期432-443,共12页

湿地复杂地类的时空分布特征提取和变化监测,对湿地资源的合理保护与社会可持续发展具有重要意义。以辽宁辽河口湿地作为研究区,结合生态环境野外数据采集,利用Landsat8 OLI遥感影像,开展2013,2015,2017,2020共4年的辽河口湿地信息提取... 湿地复杂地类的时空分布特征提取和变化监测,对湿地资源的合理保护与社会可持续发展具有重要意义。以辽宁辽河口湿地作为研究区,结合生态环境野外数据采集,利用Landsat8 OLI遥感影像,开展2013,2015,2017,2020共4年的辽河口湿地信息提取、分类、变化研究。利用不同湿地类型的空间分布,采用监督分类方法,从Landsat8 OLI遥感影像中精准提取湿地信息,基于3种监督分类方法,针对不同地物的分类结果,选出每种地物分类精度最高的结果图像融合,并进行变化分析。结果表明:最高的总体分类精度方法为支持向量机,分类精度81%,Kappa系数为0.76。矢量融合后的分类图,平均分类精度为87.4%,Kappa系数为0.82,提高湿地分类精度效果明显。研究区2013~2020年天然湿地面积变化总体呈减少趋势,总面积减少12.43%,约113.46km^(2);人工湿地面积总体增加24.96%,约87.10km^(2);非湿地总体面积增加89.08%,约24.85km2;天然湿地地物中,碱蓬草湿地草地面积基本持平,总面积维持在26km^(2);芦苇湿地、滩涂面积总体呈减少趋势,分别减少126.26km^(2)和36.41km^(2)。研究结果为辽河口湿地分类以及动态监测提供方法和数据支持,对辽河口湿地生态保护具有重要的意义。 展开更多

关键词 遥感数据分析 监督分类 辽河口湿地 Landsat8 OLI 变化监测

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基于红边优化植被指数的寒地水稻叶片叶绿素含量遥感反演研究 被引量：20

6

作者 于丰华 许童羽 +3 位作者 郭忠辉 杜文 王定康 曹英丽 《智慧农业（中英文）》 2020年第1期77-86,共10页

水稻叶片叶绿素含量遥感诊断是实现水稻精准施肥的核心要素。本研究通过分析寒地水稻关键生育期叶片高光谱反射率信息,同时结合PROSPECT模型叶绿素含量吸收系数,参考借鉴现有高光谱植被指数的构造方法和形式,利用相关性分析、连续投影... 水稻叶片叶绿素含量遥感诊断是实现水稻精准施肥的核心要素。本研究通过分析寒地水稻关键生育期叶片高光谱反射率信息,同时结合PROSPECT模型叶绿素含量吸收系数,参考借鉴现有高光谱植被指数的构造方法和形式,利用相关性分析、连续投影法、遗传算法优化的粗糙集属性简约法进行高光谱特征选择,提出了仅含有695、507和465nm 3个高光谱特征波段的红边优化指数(ORVI)。与Index Data Base数据库中其他用于叶绿素含量反演植被指数,包括ND_(528,587)、SR_(440,690)、CARI、MCARI的反演结果进行了对比分析,结果表明:IDB数据库中的已有4种植被指数叶绿素含量反演模型的决定系数R^2分别为0.672、0.630、0.595和0.574;ORVI植被所建立的叶绿素含量反演模型的决定系数R^2为0.726,均方根误差RMSE为2.68,精度高于其他植被指数,说明了ORVI在实际的应用中,能够作为快速反演水稻叶绿素含量的高光谱植被指数。本研究能够为寒地水稻叶绿素含量高光谱遥感诊断及管理决策提供一定的客观数据支撑和模型参考。 展开更多

关键词 植被指数 叶绿素反演 水稻叶片 高光谱遥感 红边优化指数ORVI

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寒地玉米植保无人机航空施药雾滴沉积效果研究 被引量：16

7

作者 郭爽 兰玉彬 +5 位作者 许童羽 陈春玲 于丰华 姚伟祥 马辉 孙慕君 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期451-459,共9页

作为智能农业的重要组成部分,植保无人机的使用大大提高了作业效率,但智能设备快速推广使用的同时也对环境产生了一定的风险及危害。为了实际检测植保无人机的喷施效果并评估施药风险,开展北方寒地玉米多旋翼植保无人机航空喷雾效果研究... 作为智能农业的重要组成部分,植保无人机的使用大大提高了作业效率,但智能设备快速推广使用的同时也对环境产生了一定的风险及危害。为了实际检测植保无人机的喷施效果并评估施药风险,开展北方寒地玉米多旋翼植保无人机航空喷雾效果研究,着重对比3种不同施药量下雾滴在玉米冠层不同部位的沉积效果,同时就添加助剂对于雾滴沉积的影响效果进行分析。结果表明:自然风对雾滴沉积效果的影响程度要强于施药量的变化,尤其是当无人机使用孔口尺寸较小的常规压力喷头进行喷施作业时,若自然风风速较大会显著导致无人机有效沉积减少(p=0.045);在2m的喷施作业高度下,施药量为15L·hm^(-2)(1#、4#)和30L·hm^(-2)(2#)时雾滴沉积效果的差异并不是很大。只有当施药量增大为45L·hm^(-2)时,才可以在一定程度上增加喷施雾滴在玉米冠层间的沉积,但会导致雾滴的沉积均匀性变差以及沉积率降低,污染环境的风险也随之加大。研究还发现添加助剂会使航空喷施雾滴粒径显著增大,对于雾滴覆盖率和沉积密度的沉积分布效果也有一定影响作用,却并不显著。研究结果可以作为当前植保无人机施药作业的参考。 展开更多

关键词 智能农业 植保无人机 施药 寒地玉米 雾滴沉积效果 环境风险

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基于变量喷施的植保无人机水稻田间除草雾滴沉积分布特性研究 被引量：5

8

作者 刘益含 金伟达 +3 位作者 郭爽 姚伟祥 于丰华 陈春玲 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期337-345,共9页

探究应用植保无人机进行变量喷施水稻田间除草作业的雾滴沉积分布特性,以T30植保无人机配套的SX110015VS型航空喷头为研究对象,在室内采用DP-02激光粒度仪对其雾化性能进行测试,分别测定了0.35,0.40,0.45L·min-1共3种常规作业喷雾... 探究应用植保无人机进行变量喷施水稻田间除草作业的雾滴沉积分布特性,以T30植保无人机配套的SX110015VS型航空喷头为研究对象,在室内采用DP-02激光粒度仪对其雾化性能进行测试,分别测定了0.35,0.40,0.45L·min-1共3种常规作业喷雾流量下雾滴粒径的分布特性。田间试验研究设定12个沉积采集区和3条飘移采集带,测定T30植保无人机进行田间变量除草作业的实际雾滴沉积效果。结果表明:植保无人机所使用的SX110015VS型航空喷头具有良好的雾化性能,雾化等级为细(Fine);田间作业时,在设定的不喷施农药区域中有检测到雾滴沉积,但雾滴覆盖率、沉积密度以及沉积量均要低于设定的喷施农药区域,且三者在各个区域中变化规律较一致;同时,田间各采样区域测得的雾滴沉积量变异系数均很大;喷施农药区域和不喷施农药区域的雾滴粒径在200μm以下的居多,比例均处于50%以上,此外,与喷头雾化性能测试相比,300μm以上的雾滴粒径占比有所提升;研究还发现,在3条飘移采集带上检测到的飘移量相对较少,90%累积飘移量所对应的最远飘移影响距离分别为6.55m(飘移采集带1)、13.2m(飘移采集带2)和12.3m(飘移采集带3);经进一步测定,飘移采集带上200μm以下的雾滴粒径占比均高于85%,说明小雾滴容易发生飘移。研究结果可为植保无人机田间除草变量施药作业提供参考,对合理施药、提高农药利用率并减轻飘移也具有一定指导意义。 展开更多

关键词 变量喷施 植保无人机 雾滴沉积 水稻田间除草 效果检测

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盐胁迫下玉米种子萌发过程低场核磁共振研究 被引量：12

9

作者 岳霞 白雨禾 +1 位作者 王昭懿 宋平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第24期292-300,共9页

为探究盐胁迫对玉米种子萌发过程中水分的分布和种子活性的影响,以非糯性玉米郑单958种子为检测对象,对不同NaCl浓度(0、50、100、150、200nmol/L)环境下试验样本进行低场核磁共振成像以及核磁共振波谱试验。结果表明:玉米萌发过程中,... 为探究盐胁迫对玉米种子萌发过程中水分的分布和种子活性的影响,以非糯性玉米郑单958种子为检测对象,对不同NaCl浓度(0、50、100、150、200nmol/L)环境下试验样本进行低场核磁共振成像以及核磁共振波谱试验。结果表明:玉米萌发过程中,胚乳和胚部位的含水率均在0~2d迅速增加,2d之后胚乳水分波动增长,而胚部位水分则出现水平波动的现象。随着盐胁迫程度上升,种子发芽率从90%降至0,盐浓度在50 nmol/L及以下时,不同相态水信号幅值变化趋势受盐胁迫影响较小,达到100 nmol/L时自由水信号幅值被抑制在低水平,达到150 nmol/L时结合水和半结合水信号幅值的变化速率均被大幅延缓。T_2弛豫谱图中结合水主峰左侧出现信号微弱且弛豫时间为0.1~1 ms的副峰,副峰的出现和玉米种子发芽密切关联,是一种标志着种子发芽的结合水。试验结果为玉米种子萌发过程对盐碱胁迫的反应机制后续研究提供理论支持和数据参考。 展开更多

关键词 种子 水分 盐胁迫 玉米萌发 低场核磁共振技术 核磁共振图像

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北方寒地水稻叶片磷素含量高光谱反演方法研究 被引量：1

10

作者 杨柳 郭忠辉 +3 位作者 金忠煜 白驹驰 于丰华 许童羽 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1442-1449,共8页

为了快速、准确的检测北方寒地水稻叶片的磷素含量,分析水稻的长势情况,为精准施肥以及稻田的科学管理提供依据,以北方寒地水稻为研究对象,以小区实验为基础,使用海洋光学HR 2000+光谱仪获取水稻叶片高光谱反射率数据,采用钒钼黄比色法... 为了快速、准确的检测北方寒地水稻叶片的磷素含量,分析水稻的长势情况,为精准施肥以及稻田的科学管理提供依据,以北方寒地水稻为研究对象,以小区实验为基础,使用海洋光学HR 2000+光谱仪获取水稻叶片高光谱反射率数据,采用钒钼黄比色法对水稻叶片磷素含量进行测定。采用SG平滑与多元散射校正(MSC)两种方法对水稻叶片高光谱数据进行预处理,并将预处理后的光谱数据使用连续投影法(SPA)与无信息变量消除法(UVE)两种算法进行特征选择。采用SPA算法筛选得到的特征共有11个,其中位于可见光波段处的有6个,分别为411、 420、 428、 442、 467和689 nm;近红外波段处有5个,分别为797、 850、 866、 965和976 nm;UVE算法筛选得到的特征共47个,均位于可见光波段范围内,分布在405~603 nm之间。分别将这两种方法筛选出的特征波段的反射率作为输入,构建极限学习机(ELM), BP神经网络以及狼群算法优化的BP神经网络(WPA-BP)三种水稻叶片磷素含量反演模型并加以分析。结果表明:以UVE算法筛选的特征反射率为输入量构建的三种模型的验证集R^(2)在0.705 2~0.724 5之间,RMSE在0.017 4~0.020 4之间;在相同的反演模型的条件下,使用SPA算法筛选的特征反射率为输入量构建的模型预测效果更好,三种模型的验证集R^(2)在0.726 4~0.829 3之间,RMSE在0.018 0~0.021 1之间;另外,在利用这两种算法筛选到的特征进行建模时,对比三种模型的预测结果发现,经过狼群算法优化后的BP神经网络模型的精度明显高于极限学习机和BP神经网络,其验证集的决定系数R^(2)为0.803 4, RMSE为0.018 0。鉴于此,结合连续投影算法和狼群算法优化后的BP神经网络模型在北方寒地水稻叶片磷素含量高光谱反演中具有一定的优势,可作为水稻叶片磷素含量的检测以及精准定量施肥的参考和借鉴。 展开更多

关键词 水稻 高光谱数据 磷素含量 狼群算法 反演模型

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日光温室自主寻迹喷药车设计方法研究 被引量：3

11

作者 许童羽 冯帅 +2 位作者 陈春玲 须晖 金彦 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期440-446,共7页

为了解决日光温室内人工喷药对人体的危害以及耗费人力这一问题,设计出一款基于模糊PID控制的多功能电磁寻迹日光温室喷药车。在硬件方面,以STM32F103C8T6单片机为核心控制单元,利用电磁传感器和模糊PID控制算法实现路径信息的识别,并... 为了解决日光温室内人工喷药对人体的危害以及耗费人力这一问题,设计出一款基于模糊PID控制的多功能电磁寻迹日光温室喷药车。在硬件方面,以STM32F103C8T6单片机为核心控制单元,利用电磁传感器和模糊PID控制算法实现路径信息的识别,并制定模糊控制规则对日光温室喷药车进行精准控制,实现了日光温室喷药车在金属轨道上平稳行驶,同时单片机控制水泵实现喷药功能以及利用液位传感器实时获取剩余药量信息。在软件方面,完成了上位机Android移动设备程序、下位机控制程序的编写。实现了移动终端程序能够对温室喷药车进行数据监测、行驶、喷药等控制。在日光温室中反复测试寻迹功能、移动客户端远程控制以及喷药和数据显示等功能,测试结果表明,所开发的日光温室喷药车在小于45°和90°的导线上左右转成功率略低,只有90%~92%;在直线和45°~90°的导线上左右转成功率较高,高达100%。喷药车寻迹成功率较高,在日光温室内能够行驶稳定,精准寻迹,基本完成了喷药车寻迹功能。同时,在远程控制模式下能对日光温室喷药车进行前进、后退、左转、右转、加速等八个指令的控制,实现了无线远程遥控功能,并能够在移动客户端对药箱内的药量进行实时监测,满足日光温室作业需求,减少人体危害和体力劳动,达到预期目。 展开更多

关键词 ANDROID 模糊PID控制 温室喷药车 日光温室 喷药

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基于高光谱成像的蓝莓内部品质检测特征波长选择方法研究 被引量：6

12

作者 古文君 田有文 +4 位作者 张芳 赖兴涛 何宽 姚萍 刘博林 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期584-590,共7页

为了实现蓝莓内部品质快速、准确检测,采用高光谱成像技术对蓝莓的糖度和硬度多指标同时进行检测研究。提出多阶段特征波长选择方法,即采用连续投影法(SPA)和逐步多元线性回归(SMLR)等特征波长选择方法同时将糖度和硬度的特征波长选择... 为了实现蓝莓内部品质快速、准确检测,采用高光谱成像技术对蓝莓的糖度和硬度多指标同时进行检测研究。提出多阶段特征波长选择方法,即采用连续投影法(SPA)和逐步多元线性回归(SMLR)等特征波长选择方法同时将糖度和硬度的特征波长选择出来。通过高光谱成像系统(400~1000nm)采集了200幅蓝莓图像,首先对高光谱图像进行多元散射校正、标准正态变量变换和Savitzky-Golay平滑等光谱预处理,选取最优的预处理方法。然后利用SPA或者SMLR选择出糖度的几个特征波长,在此基础上再利用SPA或者SMLR选择出硬度的几个特征波长,从而形成四个特征波长选择方法 (SPA-SPA、SMLR-SMLR、SPA-SMLR和SMLR-SPA),采用4种多阶段特征波长选择方法提取同时反映蓝莓糖度和硬度的特征波长的组合。最后以全波长光谱信息(FS)和4种多阶段特征波长选择方法得出的光谱信息作为BP神经网络模型的输入矢量,建立了蓝莓糖度和硬度的预测模型。结果表明:Savitzky-Golay平滑为最优的预处理方法 ,结合BP神经网络,采用SPA-SPA多阶段特征波长选择方法所得的预测性能最优,糖度校正集的相关系数(Rc)和校正均方根误差(RMSEC)分别达到0.959和0.318°Brix,硬度校正集的相关系数(Rc)和校正均方根误差(RMSEC)分别达到0.956和0.153°Brix。糖度预测集的相关系数(Rp)和预测均方根误差(RMSEP)分别达到0.952和0.391°Brix,硬度预测集的相关系数(Rp)和预测均方根误差(RMSEP)分别达到0.953和0.234°Brix。该研究表明,应用高光谱成像技术可以对蓝莓糖度和硬度多指标同时进行检测研究,所获得的特征波长可为开发多光谱成像的蓝莓品质检测和分级系统提供参考。 展开更多

关键词 多阶段特征波长选择方法 高光谱成像技术 蓝莓 糖度 硬度

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孔口尺寸和喷雾压力对典型扇形航空喷头雾化特性的影响研究 被引量：3

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作者 姚伟祥 郑登月 +3 位作者 潘瑞龙 刘益含 曹英丽 许童羽 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期562-573,共12页

为探究植保无人机所配套使用的多种典型扇形航空喷头的雾化特性,采用DP-02激光粒度仪分别对延长范围型喷头CFA11001、CFA110015、CFA11002、CFA11003和CFA11004,以及标准扇形喷头SF11002和TeeJet11002进行雾滴粒径测试及相关喷雾数据统... 为探究植保无人机所配套使用的多种典型扇形航空喷头的雾化特性,采用DP-02激光粒度仪分别对延长范围型喷头CFA11001、CFA110015、CFA11002、CFA11003和CFA11004,以及标准扇形喷头SF11002和TeeJet11002进行雾滴粒径测试及相关喷雾数据统计分析,并且就孔口尺寸和喷雾压力对各型号扇形航空喷头雾化特性的影响进行研究。试验结果表明,在固定喷雾压力(0.6MPa)条件下,CFA型喷头随着孔口尺寸的不断增大,雾滴粒径尺寸和粒径分布范围持续增大,其中,D_(V0.1)的极差最小,D_(V0.9)的极差最大。同时,对于具有相同孔口尺寸的3种不同类型喷头,TeeJet11002和SF11002型标准扇形喷头的喷雾性能表现较为稳定,二者的雾滴粒径尺寸和粒径分布范围均较小;CFA11002延长范围型喷头雾滴粒径尺寸则较大,雾滴粒径分级为粗(C),高达259.3μm,雾滴粒径分布也更广,主要集中于110~600μm。在0.2~0.8MPa,TeeJet11002、SF11002和CFA11002的喷头雾滴粒径呈现出随压力增大而变小的趋势。其中,TeeJet11002喷头在整体测试压力范围内表现较为稳定,SF11002喷头次之,而CFA11002喷头由于喷头结构设计的差异,在该压力范围内雾化性能表现出了一定的波动性,D_(V0.1)、D_(V0.5)和D_(V0.9)的极差分别达到4.8,24.8,84.4μm。研究还发现,孔口尺寸和喷雾压力均是影响扇形航空喷头雾滴粒径尺寸和雾滴粒径分布的重要因素,其中相较于标准扇形喷头,喷雾压力对CFA延长范围型喷头影响较大,该类型喷头喷施雾滴粒径尺寸也相对较大,粒径分布范围更广;标准扇形喷头雾滴粒径尺寸则较小,粒径分布更加均匀且稳定。研究结果可为航空喷头的设计与选择提供参考,对优化航空喷洒方案也有一定指导意义。 展开更多

关键词 扇形喷头 孔口尺寸 喷雾压力 雾滴粒径 植保无人机 航空喷施

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基于激光测量的典型扇形航空喷头喷雾羽流雾滴粒径空间分布研究 被引量：2

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作者 姚伟祥 王明亮 +5 位作者 刘益含 王震 于子棋 李宏伟 李锟 许童羽 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期305-317,共13页

近年来,植保无人机在现代农业中展现出了明显的优势,但植保无人机所适配的典型扇形喷头的雾化性能尚待进一步研究,尤其是喷雾羽流的雾滴粒径空间分布特性亟待明确。使用DP-02激光粒度仪分别对CFA11001、CFA11002、CFA110015、SF11002、S... 近年来,植保无人机在现代农业中展现出了明显的优势,但植保无人机所适配的典型扇形喷头的雾化性能尚待进一步研究,尤其是喷雾羽流的雾滴粒径空间分布特性亟待明确。使用DP-02激光粒度仪分别对CFA11001、CFA11002、CFA110015、SF11002、SF110015、TeeJet11002、TeeJet110015共7种典型扇形航空喷头进行了喷雾羽流雾滴粒径空间分布特性测定。试验分为横向和纵向轴线两种测定形式,其中研究横向轴线雾滴粒径的分布时,固定喷施压力0.8 MPa,等间距选取了7个连续的横向测量点,喷头选择CFA11002、SF11002和TeeJet11002型;研究纵向轴线雾滴粒径的分布时,固定喷施压力0.5 MPa,等间距选取了5个连续的纵向测量点,喷头选择CFA11001、CFA11002、CFA110015、SF110015和TeeJet110015型。结果表明:横向轴线的分布特点:在固定喷施压力0.8 MPa的条件下,3种型号喷头的D_(V0.1)、D_(V0.5)在各横向测量点位的数值变化不大,并且两侧关于中心点呈较好的对称分布,而D_(V0.9)除了TeeJet11002型喷头呈现对称分布,CFA11002型和SF11002型喷头并没有表现出对称分布的特性,这可能与喷头的材质有关。同时,通过试验分析发现喷头喷施的雾滴粒径越小,喷雾越均匀,左右两侧的雾滴粒径大小与喷头处的相差越小,即该喷头的雾化效果也就越好。纵向轴线的分布特点:在固定喷施压力0.5 MPa的条件下,5种型号喷头的D_(V0.1)在各纵向高度测量点位的数值相差不大,但CFA11001、CFA11002、CFA110015这3种延长范围型喷头的D_(V0.5)、D_(V0.9)随着测试高度的增加呈现下降趋势;而对于标准扇形喷头,TeeJet11002型喷头的D_(V0.5)随着测试高度增加而增大,其D_(V0.9)则是随着测试高度增加有一个先减小后变大的趋势,而SF110015型喷头的D_(V0.5)、D_(V0.9)随着测试高度的增加均呈现增大的趋势,且D_(V0.9)的这种变化趋势要比D_(V0.5)更加明显。这一结果表明喷头类型对喷雾羽流雾滴粒径纵向分布具有较大的影响。研究结果可为扇形航空喷头的设计与选择提供参考,对优化植保无人机喷施作业方案也有一定指导意义。 展开更多

关键词 雾滴粒径 喷雾羽流 轴向分布 喷头 植保无人机 激光测量

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基于多模型融合策略的温室番茄光合速率预测方法 被引量：2

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作者 刘潭 朱洪锐 +3 位作者 袁青云 王永刚 张大鹏 丁小明 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期337-345,共9页

温室番茄光合速率的准确预测对于番茄的生长和产量评估具有重要意义。然而,由于温室环境的复杂性和多变性,传统的光合速率预测模型往往难以满足精准预测的需求。因此,为了进一步提高预测模型的准确性和稳定性,本研究提出了一种基于多模... 温室番茄光合速率的准确预测对于番茄的生长和产量评估具有重要意义。然而,由于温室环境的复杂性和多变性,传统的光合速率预测模型往往难以满足精准预测的需求。因此,为了进一步提高预测模型的准确性和稳定性,本研究提出了一种基于多模型融合策略的温室番茄光合速率预测方法。首先,采集温湿度、光照强度、CO_(2)浓度不同组合下的番茄光合速率,构建样本集,并采用五折交叉验证法(Cross-Validation)对数据进行预处理。以预处理的数据为基础,分别基于粒子群优化支持向量机(PSO-SVR)、布谷鸟优化极限学习机(CS-ELM)和北方苍鹰优化高斯过程回归(NGO-GPR)算法建立番茄光合速率预测模型对光合速率进行初步预测,然后采用Stacking算法通过基于决策树的集成学习模型(XGBoost)组合各基础模型的预测结果,进而实现多模型融合。仿真分析结果表明,与单一预测模型相比,基于多模型融合的光合速率预测模型充分发挥了各基础模型的优势,可以进一步提高光合速率预测的准确性和稳定性,该模型验证集MAE为0.569 7μmol/(m^(2)·s),RMSE为0.721 4μmol/(m^(2)·s)。因此,本文提出的方法在温室作物光合速率预测方面具有一定的优势,可为温室番茄等作物光环境优化调控提供一定的理论基础和技术支撑。 展开更多

关键词 温室 番茄 光合速率预测 极限学习机 高斯过程回归 多模型融合

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基于DWT-DE变换和AHA-ELM算法的水稻叶片氮含量预测方法 被引量：1

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作者 刘潭 王雯琦 +3 位作者 李子默 齐缘 郭忠辉 许童羽 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期306-313,共8页

为提供一种利用光谱数据对水稻氮素含量加以快速、无损、准确预测的方法,本文以东北水稻为研究对象,采集水稻3个生育期的高光谱数据,结合室内化学实验,为了提高氮素预测精度和模型可解释性,建立水稻氮素含量反演模型。将获取的高光谱数... 为提供一种利用光谱数据对水稻氮素含量加以快速、无损、准确预测的方法,本文以东北水稻为研究对象,采集水稻3个生育期的高光谱数据,结合室内化学实验,为了提高氮素预测精度和模型可解释性,建立水稻氮素含量反演模型。将获取的高光谱数据和相对应的水稻叶片氮素含量,首先通过低通滤波方法对光谱数据进行预处理,针对处理后光谱数据,采用耦合离散小波和一阶微分变换(DWT-DE变换)对光谱数据进行降维,并分别与主成分分析(PCA)、离散小波多尺度分解方法进行对比。以降维后的结果作为输入,实测叶片氮素含量为输出,分别建立极限学习机(ELM)、粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)和人工蜂鸟算法优化的极限学习机(AHA-ELM)反演模型,对水稻叶片氮素含量进行预测和验证。结果表明,采用耦合离散小波和一阶微分变换结果建立的AHA-ELM模型预测精度最高,预测效果优于ELM和PSO-SVM模型,训练集决定系数R^(2)为0.8064,RMSE为0.3251 mg/g,验证集R^(2)为0.7915,RMSE为0.3620 mg/g。鉴于此,本文提出的经DWT-DE变换建立的AHA-ELM模型在快速检测水稻氮素含量中有显著优势,可为水稻精准变量施肥提供参考。 展开更多

关键词 水稻 氮素含量 高光谱 耦合离散小波和一阶微分变换 人工蜂鸟优化 极限学习机

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采用二次连续投影法和BP人工神经网络的寒富苹果病害高光谱图像无损检测 被引量：29

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作者 刘思伽 田有文 +1 位作者 张芳 冯迪 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期277-282,共6页

为提供苹果病害在线、快速、无损检测的理论依据,采用高光谱成像技术进行了北方大面积种植的寒富苹果病害无损检测研究。寒富苹果的主要病害有炭疽病、苦痘病、黑腐病和褐斑病害。为选择较少的有效波长而利于在线快速检测,首先采集高光... 为提供苹果病害在线、快速、无损检测的理论依据,采用高光谱成像技术进行了北方大面积种植的寒富苹果病害无损检测研究。寒富苹果的主要病害有炭疽病、苦痘病、黑腐病和褐斑病害。为选择较少的有效波长而利于在线快速检测,首先采集高光谱苹果图像,分割出感兴趣区域并提取光谱信息,然后采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)从全波长(500~970 nm)中提取了10个特征波长SPA1(502、573、589、655、681、727、867、904、942 nm和967 nm),再对这10个特征波长采用连续投影算法提取3个特征波长SPA2(681、867 nm和942 nm)。最后利用全波长光谱信息、SPA1提取的10个特征波长的光谱信息和SPA2提取的3个特征波长的光谱信息作为输入矢量采用线性判别分析、支持向量机和BP人工神经网络(BP artificial neural network,BPANN)模型进行苹果病害的检测。通过对检测结果分析,最终选择SPA2-BPANN为最佳检测方法,训练集检测率达100%,验证集检测率达100%。结果表明,高光谱成像技术可以有效对苹果病害进行检测,所获得的特征波长可为开发多光谱成像的苹果品质检测和分级系统提供参考。 展开更多

关键词 高光谱成像 连续投影法 BP人工神经网络 苹果病害 无损检测

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基于骨架和最优传输距离的玉米点云茎叶分割和表型提取 被引量：12

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作者 朱超 苗腾 +3 位作者 许童羽 李娜 邓寒冰 周云成 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期188-198,共11页

针对当前三维点云分割方法难以精确分割玉米植株顶部新叶的问题,该研究提出一种基于点云骨架和最优传输距离的玉米点云茎叶分割方法。首先利用拉普拉斯骨架提取算法获得植株骨架;其次根据玉米形态结构特征将植株骨架分解成器官子骨架,... 针对当前三维点云分割方法难以精确分割玉米植株顶部新叶的问题,该研究提出一种基于点云骨架和最优传输距离的玉米点云茎叶分割方法。首先利用拉普拉斯骨架提取算法获得植株骨架;其次根据玉米形态结构特征将植株骨架分解成器官子骨架,并实现器官粗分割;再以最优传输距离作为点云距离度量,采用从上到下的顺序对未分割点云进行精细分割;最后自动提取株高、冠幅、茎高、茎粗、叶长和叶宽6种表型参数。研究结果表明,茎叶分割的平均精确度、平均召回率、平均微F1分数和平均总体准确率分别为0.967、0.961、0.964和0.967;6个表型参数的提取值与实测值具有较强的相关性,决定系数分别为0.99、0.99、0.96、0.97、0.93和0.96。该研究方法能对茎叶器官进行精确分割,为玉米高通量表型检测、三维几何重建等提供了一种有效技术手段。 展开更多

关键词 植物 表型 机器视觉 玉米 点云分割 骨架提取 最优传输距离

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基于深度掩码的玉米植株图像分割模型 被引量：13

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作者 邓寒冰 许童羽 +5 位作者 周云成 苗腾 李娜 吴琼 朱超 沈德政 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第18期109-120,共12页

随着深度学习技术在植物表型检测领域的应用,有监督深度学习逐渐成为植物表型信息的提取与分析的主要方法。但由于植物结构复杂、细节特征多,人工标注的成本和质量问题已成为制约技术发展的瓶颈。该研究针对玉米苗期植株图像分割问题提... 随着深度学习技术在植物表型检测领域的应用,有监督深度学习逐渐成为植物表型信息的提取与分析的主要方法。但由于植物结构复杂、细节特征多,人工标注的成本和质量问题已成为制约技术发展的瓶颈。该研究针对玉米苗期植株图像分割问题提出一种基于深度掩码的卷积神经网络(Depth Mask Convolutional Neural Network,DM-CNN),将深度图像自动转换深度掩码图像,并替代人工标注样本完成图像分割网络训练。试验结果表明,在相同的网络训练参数下,通过测试DM-CNN得到的平均交并比为59.13%,平均召回率为65.78%,均优于人工标注样本对应的分割结果(平均交并比为58.49%,平均召回率为64.85%);此外,在训练样本中加入10%室外玉米苗期图像后,DM-CNN对室外测试集的平均像素精度可以达到84.54%,证明DM-CNN具有良好的泛化能力。该研究可为高通量、高精度的玉米苗期表型信息获取提供低成本解决方案及技术支持。 展开更多

关键词 图像分割 模型 图像处理 玉米 深度掩码 植物表型 深度密度函数

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基于RGB-D的肉牛图像全卷积网络语义分割优化 被引量：10

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作者 邓寒冰 周云成 +2 位作者 许童羽 苗腾 徐静 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第18期151-160,共10页

基于卷积神经网络的深度学习模型已越来越多的应用于检测肉牛行为。利用卷积操作实现肉牛图像的像素级分割有助于实现远距离、无接触、自动化的检测肉牛行为,为肉牛异常行为早期发现提供必要手段。为了提高复杂背景下肉牛图像语义分割精... 基于卷积神经网络的深度学习模型已越来越多的应用于检测肉牛行为。利用卷积操作实现肉牛图像的像素级分割有助于实现远距离、无接触、自动化的检测肉牛行为,为肉牛异常行为早期发现提供必要手段。为了提高复杂背景下肉牛图像语义分割精度,降低上采样过程中的语义分割误差,该文提出基于RGB-D的肉牛图像全卷积网络(fully convolutional networks,FCN)的语义分割优化方法,用深度密度值来量化深度图像中不同像素点是否属于相同类型的概率,并根据深度图像与彩色图像在内容上的互补关系,优化和提升FCN对肉牛图像的语义分割(像素密集预测)精度。通过试验验证,该方法与全卷积网络的最优分割结果相比,可以将统计像素准确率平均提高2.5%,类别平均准确率平均提升2.3%,平均区域重合度平均提升3.4%,频率加权区域重合度平均提升2.7%。试验证明,该方法可以提升全卷积网络模型在复杂背景下肉牛图像语义分割精度。 展开更多

关键词 图像处理 模型 动物 语义分割 RGB-D 全卷积网络 多模态 肉牛图像

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