摘要：为了开展基于作物实时传感器的田间变量作业离心圆盘式撒肥机的研究,综合考虑已设计的离心圆盘撒肥机的结构和机理,选取并分析撒肥高度、圆盘叶片位置角、肥料下落位置角3个关键参数对双圆盘离心撒肥机撒肥均匀性的影响。基于Design-Expert的试验设计,进行了响应面分析试验和单因素试验,分析各因素对撒肥均匀性的影响。响应面分析试验结果表明,各因素对分布变异系数影响由大到小分别为下料位置角、撒肥高度、叶片位置角;经参数优化后,撒肥高度为68.80cm、下料位置角为60°、叶片位置角29.63°时,肥料分布变异系数最小,为9.95%;验证试验结果表明,分布变异系数预测值的平均值为9.95%,试验值的平均值为18.93%,平均相对误差为47.26%。单因素试验结果表明,单个因素变化下,撒幅范围内肥料质量分布变化明显;撒肥高度为70cm、下料位置角为30°,当叶片位置角取22.5°时,肥料分布变异系数最小,为22.87%;下料位置角30°、叶片位置角为22.5°,当撒肥高度取80cm时,肥料分布变异系数最小,为17.26%;以分布变异系数最小原则,撒肥高度为80cm、叶片位置角22.5°,当下料位置角取60°时,肥料分布变异系数最小,为15.76%。

摘要：保障冰鲜水产品的质量安全是提升水产行业供求效益的关键环节之一,冷链储运的发展急需一种快速无损的鱼肉品质检测技术。以冰鲜鲳鱼为研究对象,提出用于鲳鱼新鲜度质变敏感区域定位与评估的目标检测网络SSD优化方法。首先,建立冰鲜鲳鱼新鲜度目标检测数据集。其次,依据先验知识,以鲳鱼的鱼眼和鱼鳃作为感兴趣区域,基于SSD目标检测算法自动定位与识别图像中的质变敏感区域,构建鲳鱼新鲜度评估目标检测模型,通过改进主干网络和设计自适应先验框提升网络性能。优化后的SSD网络在金鲳鱼和银鲳鱼数据集上的平均检测精度均值分别达到98.97%和99.42%,检测速度达到37帧/s。

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：为了提高生猪头部在线检测的实时性,实现基于热红外视频的生猪耳根体表温度在线监测,提出一种基于最优步长的生猪头部快速检测方法。首先在生猪头部左右两侧的可能运动区域,设计5条动态扫描线,从通道入口开始扫描头部的运动状态。在生猪头部左右两侧可能的运动区域,沿水平方向分别设计生猪头部检测框的左边线和右边线。在生猪头部前侧可能的运动区域,沿垂直方向依次设置了生猪头部检测框的下框动态扫描边线、垂直区间动态扫描线和垂直区间动态扫描线的下限线;其次,当生猪进入通道时,将高温阈值分别与左边线和右边线的温度进行比较,计算左框和右框的动态扫描线是否需要水平平移,进而确定生猪头部检测框体左边线和右边线的位置;最后,将高温阈值与垂直区间动态扫描线的温度进行比较,计算出最优垂直移动步长,进而分别确定生猪头部检测框体上边线和下边线的位置,实现基于最优步长的头部快速检测。利用采集到的40头生猪视频数据,在Matlab及C#平台上进行了测试,并与骨架扫描策略、压缩感知、核相关滤波等方法进行对比分析。结果表明,本文方法检测平均帧速分别比骨架扫描策略、压缩感知方法提高了74.4%和54.1%,检测精度比压缩感知、核相关滤波分别提高了11.03、13.82个百分点,耳根温度平均误差为0.235℃。

摘要：为了实现生猪耳根体表温度自动检测,减少快速判别尺寸空间跟踪(Fast discriminative scale space tracking,FDSST)方法在热红外视频中进行头部跟踪产生的误差,提出了一种利用骨架扫描策略改进FDSST的生猪耳根体表温度检测方法。首先对视频的初始帧进行预处理,提取精简后的生猪整体骨架;其次,设计骨架扫描策略,扫描头部骨架前端关键点,实现头部在初始帧的定位;再次,采用FDSST跟踪生猪头部,每连续跟踪N帧后,采用骨架扫描策略重新定位头部,减少跟踪框漂移;最后提出耳根体表温度提取方法,根据头部左右耳侧温度分布,提取耳根温度并误差校正。利用采集到的30只生猪的视频数据,在Matlab平台上进行了测试,并与FDSST算法、压缩感知跟踪和核相关滤波跟踪等高效算法对比分析。结果表明,本文方法的跟踪平均精确度分别提高了7.82、11.82、8.78个百分点,提取的耳根最大温度误差为0.32℃。

摘要：为满足温室番茄光环境的自适应调控,设计了基于RF-GSO(随机森林-萤火虫)模型的温室番茄自适应调光系统,实现温室中温度、CO2浓度、光照强度的实时采集,同时通过无线传感网络将信息传输到温室番茄自适应调光系统软件平台上,该平台可动态显示实时环境参数,并能实现补光灯远程调控。采用RF-GSO算法对温室内番茄理想光照强度进行动态计算,并将其与传感器实测光照强度间的差值作为调控参数,实现温室内番茄光环境的自适应调控。试验结果表明,系统检测的光照强度与温室调光目标值的决定系数R2为0.955,均方根误差为2.168μmol/(m^2·s),系统丢包率为0.417%,说明基于RF-GSO的温室番茄自适应调光系统运行稳定、可靠。

摘要：为了解决生猪在运动过程中目标检测与跟踪误差较大的问题,提出了一种基于骨架扫描策略的生猪头部及躯干目标检测与跟踪方法。首先,检测热红外视频中生猪的通道区域,去除复杂背景的干扰;其次,对通道区域进行预处理,提取生猪的整体骨架;再次,设计图像行列扫描策略,扫描骨架前端关键点,提取头部位置;最后,根据头部与身体的空间关系,检测躯干跟踪框的位置,同步实现头部和躯干的目标跟踪。利用采集到的50只生猪的视频数据,在MatlabR2014a平台上进行了测试,并与压缩感知跟踪、核相关滤波跟踪和快速判别尺寸空间跟踪等高效算法进行对比分析。结果表明,本文算法的平均跟踪帧速为31.63f/s,平均跟踪精确度为0.6752(阈值为20像素),分别比压缩感知跟踪、核相关滤波跟踪和快速判别尺寸空间跟踪算法高9.41、7.09、2.72个百分点。

摘要：溶出伏安法具有分析速度快、成本低、灵敏度高等优点,被广泛应用于检测土壤重金属含量,但在检测土壤重金属时,溶出伏安检测精度会受到多方面因素的影响。该文在介绍溶出伏安法工作原理的基础上,从伏安参数、试验条件和土壤物质成分三方面阐述溶出伏安法检测土壤Pb^(2+)和Cd^(2+)为的影响因素,解析各因素的影响机理,归纳影响削弱方法的研究进展。研究结论为:方波脉冲阳极溶出伏安法最常用于检测土壤Pb^(2+)和Cd^(2+),伏安参数包括脉冲幅值、电压增量和脉冲频率,试验条件包括沉积时间、沉积电压和支持电解质种类及其pH值,土壤成分主要干扰因素包括非目标重金属和有机质。针对伏安参数和试验条件的影响,可以设计优化试验进行有效削弱。针对非目标重金属和有机质的干扰影响,目前研究还没有提出有效的削弱方法。最后,展望了溶出伏安法检测土壤重金属的未来发展方向。

摘要：针对当前变量施肥机无法根据实际田块尺寸调整作业行数,进而调节作业幅宽的问题,该研究通过改造玉米播种施肥机的排肥驱动方式,设计了一种排肥单体独立控制的双变量施肥控制系统。首先通过二次多项式拟合方法,构建了排肥单体的双变量控制模型;然后对排肥单体的定位方法进行了分析,提出排肥单体独立控制系统;最后对各行排肥量一致性、不同车速下的排肥量控制准确性以及各行独立控制性能进行试验研究。结果表明,在排肥轴转速为10~60 r/min的区间内,各行平均排肥量一致性变异系数为3.35%;在目标排肥量为350 kg/hm2,作业车速为7 km/h的条件下,排肥量控制精度达到97.6%;对于凸、凹和S形3种不同形状的施肥边界,各行排肥滞后距离相对于作业幅宽的变化率均小于15%。系统具有较高的控制准确性和稳定性,能够适应复杂施肥边界,可为玉米基肥变量施用装备的创新性研发提供技术参考。

摘要：马铃薯水分胁迫状态监测方法研究对于马铃薯生长品质和产量提升有重要作用。基于热红外图像和可见光图像可以计算得到作物水分胁迫指数(crop water stress index,CWSI),并进行作物水分胁迫状态的判断。为了自动化、高通量、无损的连续采集可见光、热红外图像和原始温度数据,本研究集成开发了双目相机和热红外相机的小型作物巡检图像采集系统。根据不同功能需求,对硬件部分进行分类模块化设计,包括主控模块、运动控制模块、图像采集模块和实时监控模块,其中主控模块实现对图像采集模块的拍照控制、对图像和温度数据的传输保存、与运动控制模块数据交互。基于机器人操作系统(ROS)架构设计多个节点以发布/订阅的模式实现各个模块节点之间通信,包括运动控制节点、热红外相机节点和双目相机节点。通过实验室内1d的系统可行性测试得出,运动模块控制精度满足图像采集需求,各个模块和节点控制程序可以协同完成图像采集和本地存储,通过在温室内为期18d系统稳定性测试与应用,共进行648次巡检采集,每次巡检耗时3min,得到11664张可见光图像,5832张热红外图像,5832份原始温度数据,证明系统运行稳定、图像、温度数据正常采集,实现自动化、高通量、无损获取所需数据的功能。该系统为作物表型信息获取提供了一种有效的技术和装备支撑。