科研产出
日光温室地源热泵供暖碳足迹的生命周期分析
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为分析日光温室地源热泵供暖的碳足迹,该文以日光温室地源热泵供暖系统中浅层地热能的存储、提取、制冷压缩提升和温室末端供暖整个过程为研究对象,对系统的温室气体排放和单位温室供暖面积的排放水平进行分析,构建基于生命周期分析LCA(life cycle assessment)的日光温室地源热泵供暖碳足迹分析方法。同时以北京地区日光温室地源热泵系统冬季供暖采集的试验数据为依据,分析和计算出北京地区日光温室在采用燃煤和燃气2种不同发电方式下地源热泵系统的供暖碳足迹和基于20 a和100 a温室地源热泵供暖碳足迹的全球变化潜能(global warming potential,GWP,单位为二氧化碳当量排放-CO2-eq.)的变化。研究表明,在北京地区采用燃煤和燃气驱动地源热泵系统的碳足迹GWP分别为257和72 g/(m2·d)。基于100 a的GWP总量比20 a的计算值分别减少了1.6%和5.4%。对比荷兰Venlo型温室天然气供暖,该研究中采用燃煤发电驱动日光温室地源热泵供暖的碳足迹是其1.39倍,而燃气发电驱动日光温室地源热泵供暖的碳足迹仅为Venlo型温室供暖的41%。采用燃气发电驱动的地源热泵供暖系统具有更低的碳足迹。
关键词： 温室 供暖 二氧化碳 地源热泵 碳足迹 生命周期分析
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基于K-means聚类和椭圆拟合方法的白粉虱计数算法
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了能够对害虫的准确计数,该文以白粉虱为例,提出了一种基于K-means聚类和椭圆拟合方法的白粉虱计数算法。该方法首先利用K-means聚类算法对白粉虱图像进行分割,使白粉虱从背景图像中分离,然后利用基于最小二乘法的椭圆拟合方法对分割结果进行椭圆拟合,统计椭圆的个数,提取椭圆中心点的颜色特征值,将其作为新的分类中心,重新对白粉虱图像进行分割和椭圆个数的统计,最后将算法收敛时的椭圆个数作为当前白粉虱的个数。对辣椒、黄瓜、番茄和茄子4种作物叶片上附着的白粉虱进行了计数试验,该算法在这4种作物上的平均计数错误率依次为2.80%,8.51%,5.00%,1.56%,并且分别比阈值化方法和K-means聚类方法的平均计数错误率降低了11.65%和70.18%。试验结果表明:所提方法能够实现对不同作物上白粉虱的准确计数,且算法具有很好的泛化性。该研究结果可为虫害的检测以及采取正确的防治措施提供重要依据。
关键词： 机器视觉 虫害控制 算法 自动计数 K-means聚类 椭圆拟合 白粉虱
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基于四象限法的县域高标准基本农田建设布局与模式
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：高标准基本农田建设是土地整治规划的重要组成部分,需要综合考虑耕地的基本条件和所在区域的社会经济建设适宜性。为了提高高标准基本农田建设布局的科学性及合理性,该文以广东省五华县为例,首先对耕地质量与高标准基本农田建设适宜性进行了评价,其中,耕地质量从立地条件、耕地物理性状、耕地化学性状及利用条件4个方面选择评价指标。高标准基本农田建设适宜性从农田基础条件、区域社会经济综合条件及群众意愿等方面选择评价指标,据评价结果分析了五华县耕地质量等级分布的不同及高标准基本农田建设适宜程度的差距及其原因。在此基础上,采用四象限法对高标准基本农田的建设区域进行了划分,其中,"高质量高适宜"区域的耕地面积为15 460.51 hm2,占到五华县耕地总面积的37.65%,"高质量低适宜"区域的耕地面积为8 771.85 hm2,占耕地总面积的21.36%,"低质量高适宜"区域的耕地面积为7 508.73 hm2,占耕地总面积的22.71%。在对3个区域的耕地限制性因素、基本农田分布情况进行分析的基础上,提出了基本农田的空间调整措施及高标准基本农田建设的建设模式及建设方向。研究结果可为县域土地整治规划和高标准基本农田建设提供科学依据。
关键词： 土地利用 分区 建设 高标准基本农田 布局 模式 五华县
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类球形水果表皮颜色变化校正方法研究
《农业机械学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对类球形水果表面较大的曲率变化会引起表面亮度不均,从而导致水果颜色分级评价中存在误差大、准确率低等问题,提出了二维B样条水果表面亮度不均校正算法。利用该算法分别对原始RGB图像各单通道图像进行亮度校正,然后将校正后的RGB图像转换成HIS颜色空间图像,提取色调H和亮度I分量,通过对比校正前后H和I分量图像像素灰度标准差评价校正效果。对160幅橙图像处理结果表明,校正后的图像在色调和亮度上比原始图像更加均匀,色调H分量和亮度I分量的平均标准差分别仅为原始图像标准差的21.57%和33.94%,色调和亮度均匀性得到了明显的改善。
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基于I-RELIEF和SVM的畸形马铃薯在线分选
《吉林大学学报(工学版) 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：在提取的RGB图像的R分量图像上提取二值图像和边界图像,计算马铃薯图像的偏心度、矩形度、圆形度以及边界图像的10个傅立叶描述子等共计13个形状特征。其次把样本的形状特征输入到I-RELIEF模块中,求出各个形状特征在分类中的影响程度,即各自权值。然后把带权值的样本形状特征输入到支持向量机算法模块中进行训练,从而得到分类器。最后用分类器实现畸形马铃薯的在线分选。试验结果表明:该方法每秒钟可以检测4个马铃薯,可以满足分选设备的实时性要求,并且畸形马铃薯的识别率高达98.1%。
关键词： 机器视觉 马铃薯分选 傅立叶描述子 在线检测 支持向量机
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基于高光谱成像技术和MNF检测苹果的轻微损伤
《光谱学与光谱分析 》 2014 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：苹果损伤是一种发生在水果采摘和产后处理阶段的不可避免的主要缺陷。为了快速有效地识别苹果的轻微损伤,以具有代表性的双色红富士苹果为研究对象,提出了一种以高光谱成像和最低噪声分离(MNF)变换的苹果轻微损伤识别检测方法。首先,使用高光谱成像系统获取苹果的可见-近红外波段(400~1 000nm)的图像,对比发现全波段的最低噪声分离变换比主成分分析(PCA)变换可获得更好的识别效果;其次,利用I-RELIEF算法对正常表皮和损伤区域的光谱进行分析得出权值系数图,依据该系数曲线挑选出了5个特征波段(560,660,720,820和960nm);最后,特征波段和最低噪声分离变换开发了损伤苹果的识别检测算法。利用该算法对80个正常苹果和含有不同时间阶段轻微损伤的苹果进行试验,损伤识别总体正确率为97.1%,试验结果表明,利用该方法和选取的特征波段可以快速有效地识别苹果的早期轻微损伤,为利用多光谱成像技术和最低噪声分离变换在线检测苹果轻微损伤奠定了基础。
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基于太赫兹光谱技术的山核桃内部虫害检测初步研究
《光谱学与光谱分析 》 2014 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：美洲山核桃是美国最重要的坚果之一,内部虫害是影响山核桃质量的重要因素。为了实现美洲山核桃内部虫害的有效快速、无损检测,初步探索应用太赫兹光谱技术检测山核桃虫害研究。收集山核桃样本并制作核桃仁1,2,3mm均匀厚度的切片,切片大小为2cm×1cm,按照同样的尺寸制作核桃壳和核桃仁中间夹层的切片;利用太赫兹时域光谱设备采集不同切片0~2THz波段的太赫兹吸收光谱,并对比分析了所测切片的光谱特性;采集了活体烟草天蛾切片和干燥的山核桃虫害切片的太赫兹时域光谱,由于活体害虫的较高含水量以及太赫兹光谱对水分等极性分子的强吸收特性,与山核桃切片对比发现,活体虫害呈现非常明显的光谱吸收特性;最后,对整个山核桃样本进行了无损透射试验。研究表明,太赫兹光谱技术在检测山核桃内部虫害方面具有较好的应用潜力,为进一步认识太赫兹光谱性质,掌握样品制备方法、实验测试方法和数据获取及光学参数计算方法,应用太赫兹光谱技术开展山核桃内部虫害快速无损检测提供参考。
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高分辨率遥感影像中冬小麦长势空间异质性特征分析
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：遥感影像可以同时获取地物波谱及空间位置信息,为作物长势的空间变异研究提供新的技术手段,该文利用高空间分辨率遥感影像开展了冬小麦地块内长势空间异质性特征的提取及分析。研究基于小麦挑旗期QuickBird遥感影像,选取不同长势冬小麦地块,计算地块内冬小麦归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)的经验半方差函数,采用最小二乘算法进行模型拟合,得到冬小麦地块NDVI最优半方差模型及参数(基台值、变程、块金值)。结果表明,不同冬小麦地块NDVI经验半方差图呈现明显的有基台模式,冬小麦NDVI表现出明显的带状异向性特征。在垂直及平行垄向上,基台值与地块内NDVI纹理值域范围、纹理方差均极显著正相关(P<0.01),且受方向影响不大;变程在垂直垄向上与地块内部作物NDVI均值呈极显著负相关(P<0.01),与变异系数及NDVI小于0.40的像元覆盖度极显著正相关(P<0.01);块金值垂直垄向上与作物NDVI均值、变异系数、小于0.40的像元覆盖度有极显著关系(P<0.01),变程、块金值在平行垄向与各个因子无相关性。该研究为利用遥感影像揭示作物长势的空间变异提供了参考。
关键词： 遥感 作物 长势 半方差函数 基台值 变程 块金值
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病虫害状态下作物叶片表观模拟方法
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了解决农作物病害三维场景难以模拟的问题,该文提出一种病虫害条件下叶片表观的模拟算法。该方法首先利用细胞纹理基函数控制病斑的形状、分布及扩散方式;之后为了模拟病斑在叶片上的堆积效果,采用shell模型进行模拟,并针对病斑的特点,对病斑的颗粒感、高度变化以及周边叶色的变化情况均进行建模。试验结果表明,该方法可以真实地模拟植物叶片在病害状态下的表观,可以容易地与病害知识进行结合,实现基于环境数据驱动的白粉病病情变化过程模拟,为数字农业设计及农业科普培训动画的制作提供有力工具。
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基于分水岭和凸包理论的自然场景下未成熟苹果直径测量方法
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对自然场景下生长期内树上未成熟果实的自动探测与大小计算问题,提出了一种基于改进分水岭和凸包理论的自然场景下未成熟苹果识别与直径计算方法。该方法首先对灰度图像进行形态学重构后进行边缘检测,再利用合并局部极小值点分水岭分割方法从粘连区域中提取目标果实,并结合基于凸包理论的真轮廓提取和圆拟合方法,实现目标果实圆拟合直径的自动测量。计算结果与人工测量结果进行对比试验,结果表明:在不考虑扁平型目标果的情况下,该方法的直径计算均方根误差最小值为1.91 mm,均值为2.27 mm,误差范围在品质评定等级差(5 mm)以内,具有较好的推广应用价值。研究结果为生长期内果实的大小监测提供参考。
关键词： 果实 图像处理 形态学 分水岭 凸包理论 直径测量
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