科研产出
基于德劳内三角化和二分查找法的土地自动分配方法
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决预分方案制定效率低的问题,该文提出一种基于德劳内三角化和二分查找法的地块分配算法。首先生成待分配地块的最小边界几何(minimum bounding geometry,MBG),对MBG进行三角剖分;其次在地块内通过累加三角形的面积执行查找,接近合同面积时采用二分查找法进行微调;最后遍历项目区内所有地块直至生成土地预分配方案。通过对算法进行编程实现,以试验区的土地整治项目为例对算法的可行性进行验证,并从分配效率、精度和形状指数3个方面对结果进行评价。结果表明:项目区内的地块划分仅需231 s,与仅用二分查找法相比,采用该文方法分割效率提高29.3%,精度提高28.2%,形状规则度提高18.2%;在减少农用道路占地面积的同时,分割后的地块具有良好的通达性。该方法可满足自动创建和动态调整土地分配方案的需求,为在一定约束条件下制定最优土地分配方案提供了技术支撑。
关键词： 土地利用 算法 土地整治 土地分配 二分查找 德劳内三角化 地块分割
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基于卷积模型的农业问答语性特征抽取分析
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：互联网农技推广社区每秒增衍问答数据近万组,这些海量数据具有隐性的词性、情感和冗余向量特征,实现数据聚合与数据块消减是该领域的难题。提出了一种基于卷积神经网络的农业问答情感极性特征抽取分析模型,结合农业分词字典,对数据集进行分词后使用Skip-gram模型转换为256维的词向量,利用批规范后的卷积神经网络对数据集进行训练,从而得到用于识别农技推广社区问答词性情感相似性的神经网络模型参数。试验结果表明,该方法能够准确识别测试样例集中的冗余队列,与其他5种文本分类方法进行比较,各项指标优势明显,针对测试集的语性特征抽取准确率达到82. 7%。
关键词： 农业信息分类 特征提取 自然语言处理 卷积神经网络
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基于自动导航的小麦精准对行深施追肥机设计与试验
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对冬小麦返青期地表追施氮肥使氮素挥发导致肥料利用率低的问题,结合目前在小麦追肥过程中缺少深施氮肥作业装备的现状,进行了基于拖拉机自动导航技术实现精准对行深施氮肥的技术研究,设计了小麦精准对行精量深施追肥机。追肥机采用安装有自动导航系统的拖拉机牵引实现精准对行,以RTK-GNSS接收机测取的作业速度为基准,通过液压系统驱动排肥机构工作,双圆盘开沟器开沟深施,采用PID控制排肥轴转速与车辆行驶速度实现实时匹配,达到精量控制追肥量的目的。田间试验结果表明:设置目标追肥量为200 kg/hm2,车辆行驶速度为5 km/h时,追肥机能完成对行深施追肥作业,机具对行作业误差在±6 cm以内,追肥量偏差小于9%,可满足实际生产需求;对照撒肥机表层撒肥作业,每公顷减施氮肥25 kg左右,小麦每公顷增产486.5 kg左右。
关键词： 小麦 深施追肥机 自动导航 PID控制 精量排肥 精准对行
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基于物理约束的玉米叶片建模方法
《应用基础与工程科学学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：植物真实感建模与仿真不仅是现代农业科学与植物学领域面临的难点问题之一,也是计算机应用与虚拟现实技术领域的研究热点.而玉米是我国乃至世界范围内重要粮食作物,玉米叶片建模是现代农业虚拟植物领域中面临的重要问题.本文提出一种基于物理约束的玉米叶片三维建模方法,主要针对玉米叶片褶皱特征,建立基于质点弹簧系统的物理约束模型,并提取特征参数建立一种自适应物理约束机制,生成具有复杂形态的玉米叶片模型,并且通过一系列特征参数调控和特征点约束实现一种交互式玉米叶片建模机制,最后基于偏微分方程曲面建模方法构建真实感玉米叶片三维模型,并集成开发相应软件原型系统.结果表明,本文方法以一种自适应机制有效、高效生成具有一定真实感效果的玉米叶片模型,少量参数控制的建模方式使自动化生成大规模玉米三维群体模型成为可能,为虚拟植物领域建模应用提供可用的技术参考和方法工具.
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不同草本植物间作对Cd污染土壤的修复效果
《中国环境科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD CSSCI
摘要：为了研究不同草本植物间作对空心菜Cd吸收效果及污染土壤中Cd移除率的影响,采用盆栽试验,以空心菜茎叶Cd消减率与土壤中Cd移除率为主要指标,研究了空心菜在Cd污染土壤中单作及与10种草本植物(高丹草,苏丹草,狼尾草,黑麦草,苦卖菜,菊苣,籽粒苋,三叶草,紫花苜蓿,紫云英)间作的Cd积累效应与对Cd污染土壤的修复效果.结果表明:不同间作处理对空心菜茎叶与根中Cd含量有显著影响,其中,空心菜与高丹草、苏丹草、狼尾草间作后,空心菜茎叶Cd含量显著降低,空心菜茎叶Cd的消减率分别达到34.0%、35.8%、34.3%;菊苣、籽粒苋、三叶草、紫花苜蓿及紫云英与空心菜间作对空心菜茎叶Cd吸收有不同程度促进作用.间作的不同草本植物对土壤中Cd的吸收间有显著差异,地上部Cd含量范围1.81~12.87mg/kg,最大相差7.1倍;不同间作植物茎叶中Cd含量大小为:苦荬菜>菊苣>苏丹草≈黑麦草>高丹草≈狼尾草>紫花苜蓿≈籽粒苋>三叶草≈紫云英.不同草本植物与空心菜间作对土壤Cd移除率为0.35%~1.49%,其中,高丹草、苏丹草、狼尾草对土壤Cd的移除率分别达到1.46%、1.49%和1.48%;高丹草、苏丹草、狼尾草间作不仅可以有效降低空心菜Cd含量,同时对污染土壤中Cd具有较高的移除率,在Cd污染农田土壤的间作修复中具有较好的应用价值.
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基于多相机成像的玉米果穗考种参数高通量自动提取方法
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：实现玉米果穗考种性状的准确、快速获取是提高玉米育种效率的关键环节。该文在前期设计的玉米高通量自动化考种装置基础上,提出了一种基于多相机的玉米果穗考种参数提取方法,通过4个等间隔均匀分布的摄像头同时获取果穗4个方向图像,针对每副图像分别经过背景去除、投影模型构建、籽粒跟踪、考种参数提取等处理,最后根据4副图像的处理结果,综合计算穗长、穗粗、平均粒厚、穗行数、行粒数、穗粒数等考种参数。在玉米高通量自动化考种装置的果穗考种模块上进行试验,结果表明,该文所提方法测得的穗长、穗粗、平均粒厚与人工方法测量值之间的决定系数R2分别为0.997 3、0.984和0.941 5,对穗行数、行粒数的测量精度分别为98.63%、95.35%,为玉米果穗考种参数提取提供了一种新思路,为高通量自动考种装置的实现奠定了基础。
关键词： 农作物 提取 图像分割 玉米考种 四相机 投影模型 籽粒跟踪 穗行数
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基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法及系统
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高玉米果穗考种效率和精度,该文提出一种基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法和系统。利用托辊传送装置实现果穗自动连续推送,基于工业相机自动检测果穗运动状态并实时采集图像,获取覆盖果穗全表面的图像序列;建立果穗运动、摄像机成像、表面拼接关系,从图像序列中抽取果穗中心畸变最小区域拼接出果穗表面全景图像;最后,结合果穗边界检测、籽粒分割和有效性鉴定等技术提取出果穗表面上有效籽粒。试验结果表明,该文方法和系统较好地平衡了玉米果穗考种的效率和精度,图像采集和计算平均效率达15穗/min和4穗/min,穗长和穗行数指标计算精度可达99%和98.89%,可为研发全自动、高通量玉米果穗表型检测装置提供有益借鉴。
关键词： 图像处理 机器视觉 图像分割 玉米果穗 表型性状 图像拼接 全景图像 考种
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应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：高光谱成像技术不仅可以获得样品的图像信息,每个像素点还包含了光谱信息,因其信息量丰富的特点已在食品安全检测方面得到了应用。该研究应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺。分别采集纯偶氮甲酰胺、纯面粉和面粉中10种不同浓度偶氮甲酰胺混合样品的高光谱图像。通过比较纯偶氮甲酰胺和纯面粉的平均漫发射光谱,找到两者区分度较大的4个吸收波段:1 574.38,2 038.55,2 166.88和2 269.91nm。采用二阶导数对样品图像中的像素点光谱进行预处理,通过光谱角制图、光谱相关角和光谱相关性度量三种光谱相似性分析方法对混合样品中的偶氮甲酰胺像素和面粉像素进行检测。结果表明,预处理后的平均光谱不能有效检测面粉中偶氮甲酰胺;单像素点光谱结合光谱相似性分析实现了混合样品中偶氮甲酰胺像素和面粉像素的分类;分类结果的验证显示了偶氮甲酰胺像素和面粉像素的正确分类。研究结果为利用高光谱技术检测面粉中添加剂提供了方法支持,为食品中掺杂物的检测提供参考。
关键词： 高光谱成像 面粉 偶氮甲酰胺 光谱相似性分析 分类
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基于t分布函数的玉米群体三维模型构建方法
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为利用少量实测数据快速构建能够反映因品种、环境条件、栽培管理措施等因素产生形态结构差异的玉米群体三维模型,提出基于t分布函数的玉米群体三维模型构建方法。通过实测数据构建主要株型参数的t分布函数,在其约束下生成群体内各植株主要株型参数,通过构造株型参数相似性度量函数调用玉米器官三维模板资源库中的器官几何模板,结合人工交互或图像提取的各植株生长位置与植株方位平面角2组群体结构信息生成玉米群体几何模型。利用三维数字化仪获取的玉米群体田间原位三维数字化数据所构建玉米群体计算得到的LAI与该方法构建玉米群体计算得到的LAI进行对比验证,结果表明:该方法所生成玉米群体叶面积指数与原位三维数字化数据所构建玉米群体计算得到的LAI相比,误差在±2%以内,可以满足面向可视化计算的玉米结构功能分析研究需求。方法可为玉米株型优化设计、耐密性鉴定、品种适应性评价等虚拟试验研究提供技术手段。
关键词： 作物 模型 玉米 群体 t分布 三维建模 可视化计算
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基于旋耕覆土的冬小麦基肥分层定深施用装置设计
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对中国黄淮海地区冬小麦主产区基肥的无序、过量施用和利用率低等问题,该文在基肥分层施用农艺研究基础上,基于旋耕机覆土原理,提出了土壤后覆盖方式下的冬小麦基肥精准分层定深投送方法,并设计了冬小麦基肥分层定深施用装置,该装置可一次完成旋耕、分层施肥和镇压作业。其中旋耕机构配备变速齿轮传动箱,可以进行高、中、低3种转速之间的转换,选用国标IT245型号旋耕刀,在刀辊上按对称螺旋线布置;肥料分层投送机构配深层和浅层排肥管,用于深层和浅层肥料的投送作业。在北京小汤山精准农业示范基地进行了装置的田间作业性能试验,结果显示:装置在120、150和180 mm的3种耕深作业工况下,耕深最大误差为5 mm,耕深稳定性系数最小为93.84%,满足旋耕机构的作业性能技术要求;设置浅层和深层肥料的目标施用深度分别为80和150 mm,实际肥料施用深度稳定性系数分别为92.38%和95.11%、合格率分别为83.33%和90%,满足旋耕施肥装置的作业性能指标要求。该研究可以为冬小麦基肥的机械化精准分层定深施用技术提供装备支撑。
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