科研产出
基于显微图像处理的稻瘟病菌孢子自动检测与计数方法
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：稻瘟病菌孢子的检测通常在显微镜下由人工目测完成,该方法费时、费力、自动化程度低。因此,该研究提出了一种基于显微图像处理技术的稻瘟病菌孢子自动检测和计数方法。首先,采用显微图像系统获取稻瘟病菌孢子图像;然后提出一种分块背景提取法对其进行光照校正;根据显微图像中孢子的边缘特征,利用Canny算子进行边缘检测,其中Canny边缘检测过程中的阈值应用模糊C均值算法在梯度图上自动确定;接着对边缘检测后的二值图像进行数学形态学闭开运算处理。根据孢子和主要杂质的形态特征,利用椭圆度、复杂度和最小外接矩形宽度等形态特征参数对目标物进行分类,提取只含孢子的二值图像。最后,提出了基于距离变换和高斯滤波的改进分水岭算法对粘连孢子进行分离。测试结果表明:在100幅测试的显微图像样本中,孢子检测的平均准确率为98.5%,满足稻瘟病菌孢子自动检测和计数要求。
关键词： 图像处理 菌 算法 稻瘟病菌孢子 光照校正 FCM-Canny边缘检测 改进分水岭算法
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两种硝化抑制剂对土壤氮转化的影响
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为比较硝化抑制剂双氰胺、硫代硫酸钾对土壤氮的硝化抑制效果,明确其对土壤氮转化作用效应,采用室内培养试验方法,研究了双氰胺、硫代硫酸钾及其配施对土壤矿质氮动态变化、硝化作用及氮回收率的影响。结果表明,单施氮肥土壤硝化作用活跃,77.7%的化肥氮以铵态氮形式从矿质氮库消失,其中56.6%的氮形成硝态氮。氮肥配施双氰胺、硫代硫酸钾分别显著降低矿质氮库铵态氮消失量74.1%(P<0.01)和16.6%(P<0.05),同时配施双氰胺和硫代硫酸钾处理铵态氮出现增加现象。氮肥配施双氰胺及同时配施2种抑制剂均不同程度地抑制氮的硝化作用,抑制率分别为35.5%~98.7%和82.2%~103.5%,硝化作用延滞时间均在20 d以上。氮肥配施硫代硫酸钾的硝化抑制率为1.6%~62.6%,硝化作用延滞时间为10 d。双氰胺硝化抑制效应优于硫代硫酸钾,且2种抑制剂同时配施作用效果优于其单独施用。施用硫代硫酸钾可促进土壤NO2--N积累,双氰胺可抑制NO2--N生成。氮肥配施双氰胺及同时配施两种抑制剂处理显著增加土壤矿质氮含量、降低其他去向氮含量同时显著提高土壤矿质氮回收率14.7%(P<0.05)和12.0%(P<0.05)。总体上,抑制剂双氰胺在铵态氮转化、硝化作用抑制及提高矿质氮回收率等方面作用效果均优于硫代硫酸钾,硫代硫酸钾与双氰胺配施在硝化抑制作用方面具有协同效应。该研究结果可为双氰胺、硫代硫酸钾在农田氮素面源污染控制中的应用提供科学依据,但对2种抑制剂硝化抑制特性的全面了解,尚需在田间试验条件下进行进一步的研究和验证。
关键词： 土壤 氮 回收 硝化抑制剂 双氰胺 硫代硫酸盐 氮转化
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基于高光谱成像的水稻穗瘟病害程度分级方法
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了快速、准确地进行水稻穗瘟病害程度分级,以实现水稻品种抗性评价或精准的田间化学防治,该研究提出了一种光谱词袋(bag of spectrum words,Bo SW)模型分析方法,分析稻穗的高光谱图像,自动评判穗瘟病害程度。首先,稠密规整地将高光谱图像分割成小立方格,计算每个立方格像素的平均全波段包络矢量,用K-Means算法聚类形成典型光谱包络词典。词典中光谱包络"词"(word)用作高光谱图像表达的"基",直方图统计各光谱"词"在高光谱图像样本中的出现频度,形成光谱图像的词袋表达。采用Hyper SIS-VNIR-QE光谱成像仪获取田间采集的170株稻穗样本高光谱图像,用Bo SW方法生成其词袋表达;植保专家根据病害程度类别确定光谱图像样本标签。随机选择2/3"词袋表达-病害程度等级标签"数据对构成训练集,采用卡方-支持矢量机(chi-square support vector machine,Chi-SVM)分类算法建立穗瘟病害程度分级模型。余下的1/3样本构成测试集,测试穗瘟病害等级模型的预测性能,分类识别精度为94.72%,高于主成分分析(principle component analysis,PCA)、敏感波段选择等传统光谱分析方法,其识别精度分别为83.83%和79.83%。该研究提高了穗瘟病分级的自动化程度和准确率,也可为其他病害分级检测提供参考。
关键词： 图像处理 病害 分级 高光谱成像 穗瘟 病害程度分析 光谱词袋模型
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酶法制备不同水解度高温豆粕水解产物的理化特性研究
《现代食品科技 》 2014 EI 北大核心
摘要：采用Alcalase酶和木瓜蛋白酶分别对高温大豆粕进行酶解,通过控制酶解反应得到水解度为5%、10%和15%的6种水解产物,研究两种酶对不同水解度的水解产物理化特性的影响。结果表明,Alcalase酶和木瓜蛋白酶均可产生6种不同分子量范围的水解产物,但各部分比例具有显著差异(P<0.5),其平均分子量随水解度的增加逐渐减少,Alcalase酶的水解产物中小于2562 Da小分子量肽所占比例更高。豆粕蛋白的疏水基团在酶解反应中发生暴露与断裂的数量差,导致其表面疏水性随水解度增加呈现先下降再上升的变化,即水解度为10%的表面疏水性最低。zeta电势的绝对值随水解度不断上升,分子间的斥力增大,相同水解度下两种酶对zeta电势的影响并不显著。此外,在pH值为3、5、7和9时,水解产物的溶解性随着水解度的增加而逐渐增高,乳化活性和乳化稳定性则逐渐降低。
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广东桑根皮化学成分研究
《现代食品科技 》 2014 EI 北大核心
摘要：桑根皮(又称桑白皮)是一种传统中药材,具有降血压、抗病毒、抑菌和抗炎等药理活性,本课题组前期研究发现,桑根皮乙酸乙酯提取物具有较好的抗病毒和抑菌活性,为探究桑根皮药理活性的物质基础,本文研究了广东桑(Morus atropurpurea Roxb.)根皮的化学成分。运用硅胶柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱、ODS柱色谱和制备高效液相色谱等技术,从广东桑根皮乙酸乙酯提取物中分离纯化到15个化合物,根据化合物的理化性质和波谱数据进行结构解析,将15个化合物分别鉴定为kuwanon A(1)、kuwanon B(2)、kuwanon C(3)、kuwanon T(4)、cyclomorusin(5)、moracin M(6)、moracin O(7)、moracin P(8)、mulberrofuran L(9)、albanin A(10)、australone A(11)、5'-(1''',1'''-dimethylallyl)-8-(3'',3''-dimethylallyl)-2',4',5,7-tetrahydroxyflavone(12)、5,7-dihydroxycoumarin(13)、oxyresceratrol(14)和β-daucosterol(15)。15个化合物按照结构可分为异戊烯基黄酮类(8个)、2-芳基苯并呋喃类(4个)、香豆素类(1个)、二苯乙烯类(1个)和甾醇类(1个),其中化合物1~4,7~13均为首次从广东桑中分离得到。
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Vis-NIR光谱模式识别结合SG平滑用于转基因甘蔗育种筛查
《光谱学与光谱分析 》 2014 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：以Savitzky-Golay(SG)平滑筛选,主成分分析(PCA)分别结合有监督的线性判别分析(LDA)、无监督的系统聚类分析(HCA),应用于转基因甘蔗育种筛查的可见-近红外(Vis-NIR)无损检测。提出兼顾随机性、稳定性的定标、预测、检验框架;取田间种植处于伸长期甘蔗叶样品456个,具有Bt基因和Bar基因的转基因样品(阳)306个,非转基因样品(阴)150个;随机选取156个为检验集(阴性50、阳性106),余下为建模集(阴性100、阳性200,共300),建模集再随机划分为定标集(阴性50、阳性100,共150)、预测集(阴性50、阳性100,共150)共50次;扩充SG平滑点数,同时删除绝对值偏小的高阶导数模式,共264个平滑模式用于模型筛选;采用前3个主成分两两组合,再根据模型效果选出最优主成分组合;基于所有定标、预测集划分和SG平滑模式,建立SG-PCA-LDA和SG-PCA-HCA模型,根据平均预测效果优选参数,使模型具有稳定性;最后用检验集进行模型检验。经SG平滑后,PCA-LDA和PCA-HCA的建模精度、稳定性均显著改善;最优SG-PCA-LDA模型阳性、阴性样品检验识别率分别达到94.3%和96.0%;最优SG-PCA-HCA模型阳性、阴性样品检验识别率分别达到92.5%和98.0%。结果表明:Vis-NIR光谱模式识别结合SG平滑可用于转基因甘蔗叶的准确识别,提供了一种简便的转基因甘蔗育种筛查方法。
关键词： 转基因甘蔗育种筛查 Vis-NIR光谱 SG平滑 PCA-LDA PCA-HCA
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基于高光谱成像技术的水稻叶瘟病病害程度分级方法
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了快速、准确地对水稻叶瘟病病害程度进行分级评估,结合定性分析与定量估算,提出了一种基于高光谱成像技术的水稻叶瘟病病害程度分级方法。利用HyperSIS高光谱成像系统采集了受稻瘟病侵染后不同病害等级的水稻叶片高光谱图像,通过分析叶瘟病斑区域与正常叶片部位的光谱特征,对差异较大的550和680 nm波段进行二维散点图分析,提取只含病斑的高光谱图像;然后通过主成分分析(principal component analysis,PCA)方法得到利于褐色病斑和灰色病斑分割的第2主成分图像,采用最大类间方差法(Otsu)分割出灰色病斑;最后结合延伸率和受害率2个参数对水稻叶瘟病病害程度进行分级。试验结果表明:测试的166个不同稻叶瘟病害等级的叶片样本中,其中160个样本可被准确分级,分级准确率为96.39%。该研究为稻叶瘟病田间病害程度评估提供了基础,也为稻瘟病抗性鉴定方法提供了新思路。
关键词： 主成分分析 病害 分级 水稻叶瘟病 高光谱成像 最大类间方差法
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果园施肥用便携式电动挖穴机性能试验
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为满足丘陵山区果园机械挖穴施肥的需要,降低劳动强度,提高作业效率,该文以自行研制的便携式电动挖穴机为对象,以电动挖穴机的工作性能和使用者的劳动强度为试验指标,与手持式汽油挖穴机进行了对比试验。结果表明:前者与后者相比,工作效率提高33.8%;满负荷工作时噪声等级和左右手柄处振动加速度方根值分别降低25.2dB、95.1和170.3m/s2;操作人员作业时的平均心率值降低8次/min。对2种挖穴机使用的经济效益进行分析,得出以蓄电池寿命为周期的时间内,电动挖穴机和汽油挖穴机的使用综合成本分别为4645.6和7888.9元。研究结果可为现有手持式汽油挖穴机的改进和电动挖穴机的优化设计提供参考。
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基于二元逻辑回归分析的苹果汁鉴伪模型(英文)
《农业工程学报 》 2011 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了研究苹果汁中有机酸与掺假苹果汁的关系,从而通过检测有机酸进行质量控制和食品安全监督。该文共收集了340个中国产苹果样本并制成苹果汁,涉及14个试点种植区域的19个品种。通过高效液相色谱测定样本中有机酸的种类和含量。该试验通过添加水、L-苹果酸和蔗糖模拟制作原果汁含量分别为57%,50%和25%的掺假苹果汁。在测得的包括原果汁和掺假果汁的有机酸种类和含量的基础上利用二元逻辑回归分析方法建立了判别模型,用以区别掺假苹果汁,模型的精确度和重现率分别为87.4%和94.51%。统计数据显示该模型判别效果良好,可用于苹果汁的质量控制。研究结果证实苹果汁中特征有机酸指纹图谱可以用来鉴别苹果汁掺假。
关键词： 模型 质量控制 有机酸 苹果汁 掺假 二元逻辑回归分析
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龙眼多糖超声波—酶解辅助提取工艺优化
《农业机械学报 》 2010 EI 北大核心 CSCD
摘要：采用Box-Benhnken中心组合试验设计优化龙眼果肉多糖的超声波-酶解辅助提取工艺,建立了包括纤维素酶添加量、超声波功率、酶解温度、pH值和时间的五因素回归模型。经回归模型分析并结合验证试验,确定多糖的最佳提取工艺条件为:以龙眼干果肉(含水率8.47%)为原料,选取纤维素酶(酶活大于等于200 U/mg)添加量2 000 U/g、超声波功率250 W、酶解温度55℃、pH值5.0、时间60 min,在该条件下多糖提取率达38.71%,比传统热水法、酶法、超声波法和微波法分别高9.85%、6.41%、4.35%和3.99%,且差异达到显著水平(P<0.05)。
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