科研产出
利用低场核磁共振分析水稻种子浸泡过程中的水分变化
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究水稻种子在浸泡过程中的水分变化情况,应用核磁共振无损、非侵入的技术优势,根据弛豫时间呈现的多组份特征,通过弛豫谱分析水稻种子不同相态水分的变化和流动过程,确定弛豫谱峰值总面积与水稻种子吸水率的回归方程,研究了水稻品种(沈农9816号、沈农9903号)及浸种温度(18、24、32℃)对水稻种子吸水量的影响。试验结果表明:通过弛豫谱峰值总面积可以合理估测水稻种子的吸水率;水稻种子在6h浸种过程中,随着浸泡时间的增加结合水及总水含量变化趋势为不断上升,自由水则呈现不规则的反复变化态势;水稻种子吸水量在2个水稻品种间差异不明显,对浸种温度高度敏感。该试验提出了一种无损的水分检测方法,能够更加直接准确的揭示水稻种子在浸泡过程中的水分变化规律,为探求种子的最佳浸泡条件提供数据支持和理论依据。
关键词： 水分 核磁共振 种子 横向弛豫时间 反演谱 水稻 浸种
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基于Android手机的水稻剑叶角测量系统
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了快速、无损地测量水稻剑叶角,设计了基于Android智能手机的便携式水稻剑叶角无损测量系统。采用智能手机后置摄像头获取水稻剑叶基部图像,经过图像预处理、直线检测、K-means聚类和向量方法等处理过程,得到水稻剑叶角。基于Android编程技术对系统软件进行设计,实现了在Android平台下利用JNI和Android NDK调用基于Open CV库的剑叶角提取图像处理算法,实现了新建试验、材料信息输入、摄像头获取剑叶基部图像、计算输出剑叶角及保存数据等界面操作流程。利用该测量系统在田间对4个品种的80株水稻进行剑叶角测量试验,以验证系统性能。试验结果表明,和人工用量角器测量结果相比,该系统测量的平均绝对误差为1.34°,相对误差为2.7%,测量值和真实值相关系数为0.997,能有效测量剑叶角。
关键词： 水稻剑叶角 测量系统 Android手机 图像处理 K-means聚类
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基于赤池信息量准则的冬小麦叶面积指数估算
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：冬小麦叶面积指数(LAI)是重要的农学参数之一,对冬小麦长势分析、产量预测具有重要意义。使用2008/2009年在中国北京市通州区和顺义区获取的整个生育期冬小麦叶面积指数和对应的光谱数据,将相关系数(|r|)-赤池信息量准则(AIC)、灰色关联分析(GRA)-AIC、变量投影重要性(VIP)-AIC、VIP-预测残差平方和(PRESS)系数分别与偏最小二乘法(PLS)进行整合,提出利用AIC择优构建冬小麦LAI估算模型,并与传统PRESS方法构建的冬小麦LAI模型进行比较。结果表明:|r|-PLS-AIC、GRA-PLS-AIC、VIP-PLS-AIC、VIP-PLS-PRESS建模的R2分别为0.72、0.67、0.73和0.70,VIP-PLS-AIC比|r|-PLS-AIC、GRA-PLS-AIC和VIP-PLS-PRESS有更好的冬小麦LAI预测能力。考虑到冬小麦LAI的时域特性,将2009/2010年相关数据引入模型中,评价模型对不同年际的冬小麦估测能力。研究表明VIP-PLS-AIC(RMSE为0.81)较|r|-PLS-AIC(RMSE为0.87)、GRA-PLS-AIC(RMSE为0.96)和VIPPLS-PRESS(RMSE为0.83)有更高的精度。将AIC作为冬小麦LAI最优估测模型筛选条件不仅能获得同年LAI的最优估算模型,而且适用于不同年际的冬小麦LAI探测研究。
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基于Dualex氮平衡指数测量仪的作物叶绿素含量估算模型
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：作物叶绿素含量的实时、无损及快速的监测,对及时掌握作物的胁迫状况、营养水平及环境适应性,进而对农田管理进行科学指导具有重要的意义。该研究论证是否可以通过Dualex氮平衡指数测量仪构建通用的叶绿素含量估算模型,以期实现叶绿素含量的快速及无损监测和估算。结果表明:1)Dualex估测叶绿素质量分数(Chl-M)和单位面积的叶绿素质量(Chl-S)具有较好的精度(决定系数R2分别为0.77和0.88),与SPAD叶绿素仪的估算模型(R2分别为0.66和0.79)相比,模型精度更高;2)Dualex估测Chl-S的精度明显高于Dualex对Chl-M的估测精度,Dualex与Chl-M的关系需要考虑叶片厚度的影响,而Dualex与Chl-S的线性关系更加一致;3)构建的Chl-S通用模型的R2,均方根误差和标准均方根误差分别为0.88,4.80 mg/dm2和8.33%,模型的精度较高,并且通用模型的数据范围为12.2~105.6 mg/dm2,较大的数据范围适用于冬小麦和玉米各关键生育期Chl-S的估算。该研究为Dualex实现冬小麦和玉米叶绿素含量监测和估算提供校准模型,为及时了解作物养分状况及作物营养诊断提供了参考。
关键词： 叶绿素 模型 作物 Dualex SPAD 冬小麦 玉米
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能量高效的农田无线传感器网络拓扑关联路由算法
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对农田无线传感器网络节点分布不均、能量约束严格等特点,提出了一种能量高效的簇头选择方法TBCS-EA,在以剩余能量进行簇头选择的基础上根据节点拓扑位置、拓扑密度等进行加权,使距离sink较近的节点与密集区节点大概率成为簇头,提高成簇能量使用效率。针对现有成簇算法频繁进行簇头选举,算法开销大等问题,提出了一种能量逼近式簇头轮换机制,节点连续担任簇头并以某一目标进行能量逼近,在达到逼近目标后进行根据簇内信息指定新簇头,减少簇头选择的次数与协议开销。仿真与实验结果表明,TBCS-EA算法的网络生命周期约为LEACH的2.2倍,CHCS的1.5倍,从节点能量曲线看能耗均衡效果与CHCS相当,明显优于LEACH。结果显示TBCS-EA综合性能较之于现有算法有明显提升。
关键词： 农田 无线传感器网络 网络拓扑 路由协议 能耗优化
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冬小麦条锈病严重度不同估算方法对比研究
《光谱学与光谱分析 》 2015 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高遥感监测小麦条锈病病害严重度的准确性,寻找小麦病害的较优反演模型,在国家精准农业示范研究基地基于野外定位调查小麦病情指数及冠层光谱数据,利用与小麦病害发生呈显著关系且有效反映植被生理生长状况的7种高光谱植被指数,尝试分别采用PLS(偏最小二乘回归)、BP神经网络和植被指数经验法三种方法建立小麦条锈病病情反演模型,并进行比较分析。结果表明:三种方法病害严重度预测值与实测值间的R2分别为0.936,0.918,0.767。采用偏最小二乘回归方法监测小麦病情指数效果更好,为探寻不同种类植被指数对模型的贡献,尝试用代表植被绿度的NDVI,GNDVI,MSR和代表水分含量的NDWI和MSI植被指数分别作为PLS模型的输入变量,建立病害反演模型。结果表明:小麦条锈病中,叶片叶绿素含量的变化比冠层水含量的变化对病情指数更为敏感,对病害有更好的解释作用。然而,两模型精度都低于七种植被指数全部参与时的预测结果,即输入变量中采用多种植被指数比用单类指数模拟准确度高。
关键词： 高光谱遥感 条锈病 偏最小二乘法 神经网络 病情指数
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送风风速对苹果差压预冷性能的影响
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：收后果蔬的及时预冷已成为供应商一项必备的增值业务,提高其预冷均匀性及预冷速率不仅可以延长果蔬货架期、提高预冷吞吐量,整体冷链物流的经济效益也可得到直接保证与提升。以富士苹果2层瓦楞纸包装箱为研究对象,建立箱体、衬垫及果品的三维实体模型,将果品呼吸热、表面蒸发热、冷凝热及对流传热作为果品区域内部热源,利用CFD模拟预冷过程中不同送风速度下箱体内部温度分布情况,对比分析不同工况下的冷却时间、瞬时冷却速率以及瞬时冷却均匀性,从冷却时间与冷却所需能耗考虑给出较佳的预冷送风速度。研究结果表明,当送风速度超过2.5 m/s时,其制冷时间、冷却速率及冷却均匀性无显著改善,通过将果品F6、S6表层、中心温度模拟值与实验值对比验证得出,温度最高偏差不大于1.5℃,其最大均方根误差与平均相对误差分别为1.179℃和13.6%。该研究为提高苹果通风包装箱内部预冷均匀性,选取较佳的送风速度,降低预冷时间及减少不必要的预冷能耗提供了理论参考。
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农用无人机多传感器遥感辅助小麦育种信息获取
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现小麦育种过程中大规模育种材料表型信息快速高通量获取,该文分别从无人机平台优选、农情信息采集传感器集成及数据处理与解析等方面开展研究,研发了一套农业多载荷无人机遥感辅助小麦育种信息获取系统。该系统基于多旋翼无人机平台,并集成高清数码相机、多光谱仪、热像仪等多载荷传感器,提出了无地面控制点条件下的无人机遥感数据几何精校正模型,实现多载荷遥感数据几何校正。该系统操控简便,适合农田复杂环境条件作业,能够高通量获取作物倒伏面积、叶面积指数、产量及冠层温度等育种关键表型参量,为研究小麦育种基因型与表型关联规律提供辅助支持。
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无人机多光谱影像辐射一致性自动校正
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对一个架次内无人机影像由于光照度变化、拍摄角度等原因引起的相同地物点在不同影像上的辐射信息不一致的问题,验证了利用SIFT(scale invariant feature transform)算法匹配同名点,然后利用同名点灰度值的相关关系建立校正模型,再用该校正模型校正整幅影像的辐射一致性校正方法。对比评价了基于直方图匹配的色彩一致性校正方法、原始色彩空间辐射一致性校正、针对三波段影像的HSV(hue,saturation,value)色彩空间亮度一致性校正以及双边滤波去噪的效果。试验结果表明:基于直方图匹配的色彩一致性校正能在视觉上达到很好的效果,但是会造成校正后影像的灰度级严重缺失;基于同名点灰度值相关关系的校正模型能够很好地恢复待校正影像与基准影像的辐射一致性;HSV色彩空间亮度一致性校正能够在色彩上和辐射信息上与基准影像均达到很好的一致性,但只适用于三波段影像;双边滤波在去除噪声的同时,能够保持甚至提高校正后影像与基准影像的辐射一致性。
关键词： 无人机 遥感 辐射 多光谱影像 辐射一致性 自动校正
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