科研产出
基于球体模型的苹果接触点局部处理方式研究
《农业机械学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现新鲜果蔬采后预冷CFD数值模拟研究,以单个富士苹果为研究对象,构建果品近真实3D模型,在雷诺数为10~30 000的范围内对比真实果形与等直径球体壁面切应力、壁面阻力系数、边界层分离角度以及尾流回流区长度之间的不同,验证在CFD模拟研究中是否可直接利用等直径球体替代苹果真实形状。为实现果品与果品(或箱体壁面)接触点局部位置的最佳CFD建模,充分考虑果品之间局部传热性对温度变化的影响,本文以彼此接触的两果模型为研究对象,从壁面阻力系数、两果中心线上的温度模拟结果准确性角度确定4种不同的局部处理方式(缩小法、膨胀法、消平法和桥梁法)在不同雷诺数范围内各自最佳的局部处理尺寸范围。研究结果表明,在研究中可直接利用等直径苹果替代苹果真实形状,在整个雷诺数范围内两者之间的各种边界层物理量最大相对偏差在15%左右,桥梁法在4种接触点局部处理方式中模拟准确性最高,通过对比实验验证,温度模拟值与实测值具有较好的一致性,其最大均方根误差为1.514℃,平均相对误差在20%左右。
关键词： 苹果 冷链物流 球体模型 接触点局部处理方式 计算流体力学 数值分析
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基于可见-近红外光谱分析的植株叶片病害光谱识别研究
《光谱学与光谱分析 》 2016 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：利用光谱反射率差异区分健康植株与患病植株,通过基于光谱特性研究提前获知病情,在最关键的潜伏未表征早期进行防治。试验选用万寿菊幼苗作为研究对象,采用人工接种一定数量的黑斑病孢子在其叶片上,并对不同染病对照组开展黑斑病侵染的监测试验。首先利用SG卷积求导法与多元散射校正法的不同组合对原始光谱数据进行预处理,然后利用主成分分析法(PCA)对各对照组万寿菊进行聚类分析,并根据主成分分析结果中各个最佳主成分对应的载荷图,提取对各对照组万寿菊识别敏感的特征波长,最后以特征波长为输入变量,用簇类的独立软模式(SIMCA)分类法对各对照组万寿菊黑斑病害进行识别,精确度达到98%以上。
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基于决策树和面向对象的作物分布信息遥感提取
《农业机械学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用我国2012年4—11月覆盖主要农作物全生育期的23幅中分辨率HJ-1A/1B卫星时序影像,采用决策树和面向对象相结合的分类方法提取黑龙江省双河农场主要农作物分布信息,并与传统决策树分类方法进行对比。通过影像预处理构建时序HJ星影像集,先利用面向对象方法提取道路,为作物提取排除田间道路及附属地物干扰;再结合作物物候历分析不同地物光谱和时序特征,筛选出7个特征指数和14个敏感时相,建立决策树分类模型,提取出玉米和水稻。研究表明,多特征指数辅助作物分类十分有效,尤其是归一化水指数NDWI对水稻提取非常有效;较之传统决策树分类,决策树和面向对象相结合的分类方法能有效剔除田间道路及附属林带沟渠对作物分类的干扰,总体分类精度从89.22%提升至95.18%,该方法可为其他地区利用中分辨率遥感影像低成本高精度提取作物分布信息提供借鉴。
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高速气流条件下标准扇形喷头和空气诱导喷头雾化特性
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：标准扇形喷头与空气诱导喷头均为地面喷雾常用喷头,其在低速条件下的雾化特性已有较多研究,而在高速气流下的雾化特性尚不清楚。为了探究对比2种喷头在高速气流条件下的雾化特性,以及其用作航空喷头的可能性,基于北京农业智能装备技术研究中心自行设计制造的IEA-I型高速风洞,采用马尔文Spraytec喷雾粒度仪对德国Lechler公司生产的LU-120-03标准扇形压力喷头和IDK-120-03空气诱导喷头进行了测试。试验结果表明,两种类型喷头在距离出口0.15 m时,雾滴并未完全雾化。而在距离出口0.35 m时雾滴均已充分雾化。其中LU-120-03扇形压力喷头雾滴体积中径随风速增大从210μm逐渐减小至130μm,在管道压力达0.4 MPa以上时,其雾滴粒径分布跨度随风速增大逐渐从1.3增至1.5。而IDK-120-03空气诱导喷头产生的雾滴粒径相对较大,在风速为120 km/h时,达420~450μm,但其随着风速进一步增加快速减小,在风速达305 km/h时,其产生的雾滴体积中径降低到150μm。试验还发现管道压力变化对LU-120-03扇形压力喷头产生雾滴体积中径影响较大,而对IDK-120-03空气诱导喷头产生的雾滴体积中径影响较小。该研究可为固定翼有人机航空施药方案,如喷头选型、压力选择、作业速度选择等提供试验数据指导。
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分散矩阵特征选择方法改进及在高光谱影像植被分类中的应用
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：基于传统分散矩阵的特征选择方法易选出具有一定区分性但相互冗余的特征,这些冗余的特征制约了高光谱影像分类正确率的提高,针对此问题,该文对传统方法进行了改进,首先计算每2个类别的基于分散矩阵的可分性值,然后将它们的平均值作为特征选择准则,最后利用序列浮点向前搜索算法选出特定数量的特征,用于后续分类。将所选特征的均方相关系数作为冗余性度量,定量化衡量了所提出方法克服选择冗余特征的能力。利用一景常用的AVIRIS高光谱植被影像,从分类正确率的角度,比较了所提出方法与几种典型的基于互信息和基于可分性准则的特征选择方法,在高光谱影像植被分类中的性能。试验结果表明改进的特征选择方法能较好的避免选择相互冗余的特征,与基于互信息的特征选择方法相比,基于分散矩阵可分性准则的特征选择方法在总体上能获得较高的分类正确率,特别是所提出的特征选择方法,在2个数据集上均获得了最高的总体分类精度87.2%和90.1%,从而阐明了所提出的方法在高光谱影像植被分类中的有效性。
关键词： 植被 分类 光谱分析 高光谱影像 波段选择 基于分散矩阵的可分性准则 互信息
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基于K均值聚类和开闭交替滤波的黄瓜叶片水滴荧光图像分割
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了监测温室黄瓜叶片湿润情况以计算叶片湿润时间并用于病害预警,利用K-均值聚类算法实现黄瓜叶片的水滴荧光图像分割。选择人工气候室培育的健康且洁净的黄瓜叶片作为试验试材,采用移液枪向叶面、叶缘部位上滴水,模拟不同的叶片湿润情形,使用荧光成像仪蓝光镜头在白天(07:00)和夜晚(18:00)分别采集图像。应用K-均值聚类算法在L*a*b颜色空间对水滴图像进行分割,首先要将原始图像由RGB颜色空间转换到L*a*b颜色空间,然后在在L*a*b颜色空间中利用a*b*二维数据空间的颜色差异,以欧式距离度量像素间的相似度,使用K均值对图像进行聚类,聚类得到的图像灰度化后进一步用数学形态学中的开闭交替滤波方法进行校正,最终完成图像分割。利用该方法对10幅含有不同水滴数量的黄瓜叶片荧光图像进行分割,为了验证该方法的有效性,分别采用基于H分量直方图分割算法、主动轮廓即C_V模型分割方法、融合K均值聚类和Ncut算法作对比试验。试验结果表明,该方法的平均匹配率、误分率相较于其他3种方法有明显的优势,平均匹配率为81.27%、平均误分率为9.57%,较之于其他3种方法,平均匹配率分别提高了44.11、11.50、10.90百分点,平均误分率分别降低了23.03、5.47和5.05百分点。该方法能够较为准确地将水滴从图像中分割出来,这为用计算机器视觉的方法监测黄瓜叶片的润湿时间提供了新的思路。
关键词： 图像分割 算法 图像处理 滤波 荧光 开闭运算 湿润叶片 色彩空间
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IEA-Ⅰ型航空植保高速风洞的设计与校测
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对固定翼农用飞机所搭载航空喷头施药雾滴分布研究的需要,该文依照低湍流度风洞设计原理设计了IEA-I型高速风洞。该风洞型式为直流开口式,主要由动力段、过渡段、扩散段、稳定段、收缩段及试验段等部分组成,风洞总体尺寸为9.8 m×1.2 m×1.8m(长×宽×高);动力段选用离心风机;扩散段为小角度扩散,扩散角5°;稳定段采用六角形蜂窝器和9层阻尼网组合设计;收缩段缩比10.24;试验段截面直径为300 mm。该文采用热线风速仪,皮托管和高速PIV系统测定了风洞试验段气流品质,试验结果表明:试验段风速7.6~98 m/s连续可调,气流紊流度小于1.0%,试验段风场均匀度小于0.4%,平均气流偏角小于0.2°,气流动压稳定系数小于2.0%,归一化轴向静压梯度小于0.02。该风洞能模拟固定翼农用飞行器作业飞行条件,为进一步研究航空喷头的参数优化提供试验平台。
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农产品追溯标识双向转换设备研究
《农业机械学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：条码、RFID等已成为追溯系统中产品标识的重要手段,实现不同标识间的快速转换已成为追溯环节无缝衔接的基础。在分析现有追溯系统标识特点的基础上,设计了集成工业控制器、RFID读写模块、嵌入式打印模块、条码扫描模块的农产品追溯标识双向转换设备,突破了RFID-条码转换中的二维条码动态加密技术,构建了条码-RFID转换中的控制流程,实现了标识读取、双向转换、标识打印、状态监测等功能。利用设计的设备进行了不同转换内容和转换数量下的双向测试,结果表明在RFID-条码的转换中转换成功率均达到了100%;在条码-RFID的转换中随着转换数量的增加、转换内容的增多,转换成功率存在下降趋势。2种转换方式下,转换时间均随转换数量和转换内容增多存在增加趋势。设备可满足加工包装过程中不同包装载体标识跟踪与信息记录的需求。
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基于赤池信息准则的冬小麦植株氮含量高光谱估算
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了快速、准确地测定冬小麦植株氮含量,利用2014?2015年的冬小麦冠层反射光谱数据构建了16种氮素或叶绿素敏感光谱指数,基于变量投影重要性(variable importance projection,VIP)-偏最小二乘(partial least squares,PLS)-赤池信息准则(Akaike’s information criterion,AIC)整合模型构建了不同生育期植株氮含量最佳回归模型,并用2012?2013年挑旗期数据对模型进行了验证。结果表明:在AIC下,拔节期以4个植被指数为自变量的模型最优;挑旗期以5个植被指数为自变量的模型最优;开花期以4个植被指数为自变量的模型最优;灌浆期以6个植被指数为自变量的模型最优。4个生育期建模的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别为0.71、0.86、0.75、0.46和0.23%、0.13%、0.12%、0.15%,以挑旗期决定系数为最大。挑旗期验证集的R2和RMSE分别为0.81和0.41%,预测模型和验证模型均具有较高的估算精度和可靠性,研究结果为选择小麦合适的生育期估算小麦植株氮营养状况提供参考。
关键词： 模型 氮 光谱分析 冬小麦 植株氮含量 赤池信息量准则 变量投影重要性 偏最小二乘法
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玉米器官三维模板资源库构建
《农业机械学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：玉米器官三维模板资源库的构建能够为数字玉米技术体系的建立提供信息完整、具有高真实感的玉米器官三维模型。首先,对玉米植株进行结构单元划分,然后,通过分析玉米各器官的形态结构特征,从三维数据获取方式的角度制定玉米主要器官三维数据获取规范,按该规范开展玉米主要器官三维数据获取工作,并基于所获取的实测数据进行器官几何模型构建,最后,以所构建的玉米器官几何模型为内容,以品种、器官和生育时期等作为关键字构建玉米器官三维模板资源库。资源库包含了具有农学参数的多品种、多生育时期玉米器官几何模型,其构建将有利于数字玉米在玉米行业的各方面发挥作用,也为其他植物的三维模板资源库构建提供了参考。
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