摘要：为了快速、无损、自动获取玉米植株的三维信息,设计了一种基于移动机器人平台的玉米植株三维信息采集系统。首先,通过四轮驱动移动机器人与升降平台配合,精准控制Xtion深度相机多视角采集盆栽玉米植株的三维点云数据;然后,对获取的点云进行配准拼接与滤波,实现玉米植株的三维重建;最后,对重建后的玉米模型进行叶片的分割与参数测量。该系统的移动机器人运动误差可以控制在1cm之内,玉米植株叶片参数测量误差在1%~5%之间,证明了该系统进行玉米植株三维信息采集的可行性。

摘要：本文描述了用于测量叶片反射光和透射光散射分布的实验装置。在兼顾通用性和可扩展性的条件下,设计了一种基于ARM和μC/OS-Ⅱ的叶片散射光分布测量系统。其硬件平台以ARM7微处理器LPC2136为核心,扩展了键盘、液晶显示、USB接口、电机控制等硬件模块,同时实现了实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ在该平台上的移植,底层硬件驱动程序的编写,并在此基础上了进行了多任务的规划和设计。

摘要：在模拟玉米三维结构的过程中,需要描述和表征其各器官的变化。叶片是其重要的器官之一,而叶片造型的主要任务是叶片中脉曲线的设计。采用对中脉分段的方法,根据各分段曲率参数计算出每段变形之后的端点,递推得到若干可用于描述叶脉特征的点列。为了获得玉米植株叶片中脉的三维形态,又采用三维数字化仪测量了36株玉米群体中脉的空间坐标。基于测定的三维坐标数据提取了各叶片中脉分段的曲率参数值,并对曲率值按叶位进行了统计分析,得出用于描述完整植株的五类叶型和各种叶型的位置分布规律。并采用VC++与OpenGL库相结合的可视化技术,实现了玉米群体的三维真实感重构,并将该方法模拟出的叶面积与实际测量的叶面积进行了验证,得到线性回归线的斜率为0.9868,截距为16.114,决定系数为0.9975。采用叶片分段并且逐段计算叶脉弯曲的方法,在对玉米的三维结构的构建中获得了较好的效果,将为与形态结构相关的研究提供基础数据。

摘要：以烟草冠层为例,使用面向对象技术,设计虚拟传感器,以改进蒙特卡罗光线跟踪模型,获得冠层中任意位置的截光率,进而定量分析各参数对模拟结果的影响。试验结果表明:1)初始光线投放密度和冠层结构精度对模型计算结果影响较大;2)在其他参数条件不变时,增加模型跟踪深度,增大天空散射源分布密度将提高模型计算精度。最后,对比了相同时段同一烟草冠层的田间实验和模型计算得到的光合有效辐射三维空间分布,决定系数(R2)达0.98。该研究结果可为蒙特卡罗光线跟踪模型在作物冠层光分布模拟应用中提供参考依据。

摘要：研究光在虚拟植被冠层中的辐射传输特性,是虚拟植物研究的一个难点和关键点。为了利用计算机仿真虚拟冠层中的光辐射传输过程,面向对象技术设计了一个虚拟冠层光辐射传输仿真系统(VPCRTS),采用基于混合式八叉树空间剖分技术的蒙特卡罗光线跟踪算法对光在植被冠层内的辐射传输过程进行了仿真。VPCRTS以一种可视化的直观方式展现了整个辐射传输过程,可以针对冠层的不同散射模型进行仿真和对比。VPCRTS系统仿真的结果具有一定的物理可靠性,为研究光在植被冠层中的辐射传输特性提供了一有效的工具。

摘要：针对植物冠层内光分布计算过程中存在的计算复杂度大、耗时长等问题,提出一种快速深度缓存算法。采用动态选取光照投影平面和确定光照分布密度等方法,设计一套快速计算植物冠层光分布的模拟系统。应用该系统模拟水稻孕穗期冠层内的光分布情况,结果表明,该方法在保持原有算法精度的同时,能缩短计算时间。

摘要：目前,商业化的土壤水分传感器在野外观测土壤剖面含水率时仍然存在测量深度不可调节、多传感器探头之间的互换误差、野外长期监测供电困难、成本较高等问题。为此,该研究设计并研制了一种太阳能供电的可实现野外长期工作的介电管式土壤剖面水分原位自动监测系统。该系统组成包括:传感器模块、主控模块、太阳能供电模块和参数设置软件。测量时,先将PVC管垂直安装至待测土壤中,安装过程不扰动土壤结构,主控与存储模块控制土壤含水率传感器在PVC管中上下移动测量土壤含水率,并同步记录土壤深度。此外,该系统可以根据实际需求通过PC机参数设置软件进行灵活设定测量参数(传感器测量深度、测量深度间隔和测量周期)。针对该系统的性能与测量精度开展了相关测试与观测试验,功耗测试结果表明该系统待机功率为0.35 W,工作功率为1.4 W,太阳能电池板最大输出功率为5 W,太阳能电池板和锂电池配合供电的情况下能实现长时间续航;土壤含水率传感器在砂土和粉壤土中的标定试验表明:该系统测量结果与实际土壤体积含水率高度吻合,标定曲线决定系数R2均大于0.99;经过校正后,该系统探头深度定位的标准偏差在0.2 cm以内。在两种质地土壤的滴灌试验结果表明:该系统分别在6和15 mL/min两种滴水速率下均能准确获取土壤剖面含水率的动态变化过程,为观测作物生长状态和根区水分变化、制定合理的灌溉策略以及研究并检验土壤入渗水动态模型提供了可靠的技术支持和保障。

摘要：简要阐述了研制开发专用近红外光谱分析软件系统的必要性;介绍了中国农业大学研制的近红外光谱分析软件系统("CAUNIRS")的主要功能模块以及其功能特点;在"CAUNIRS"软件系统和结合行业专用需求的基础上,介绍了"复方中药专用近红外质量控制分析软件"和"近红外烟叶质量控制与配方设计专用软件"的设计开发模式;该软件系统的开发顺利完成了"十五"科技攻关项目"科学仪器研制与开发课题"中"专用近红外光谱分析仪研制与开发"子课题等项目中所要求的软件系统开发内容和任务。