科研产出
基于可见/近红外光谱谱区有效波长的梨品种鉴别
《农业机械学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)建模方法,提出应用梨在可见/近红外光谱谱区的有效波长(EW)进行其品种鉴别的新方法。用210个样本作为建模定标集,30个样本进行预测。根据偏最小二乘法分析载荷图和回归系数图选择鉴别梨品种的有效波长,并建立EW与最小二乘支持向量机相结合的EW-LS-SVM模型,同时与应用逆反馈人工神经网络(BP-ANN)建立的EW-BP-ANN模型进行判别准确率的比较。结果表明,应用LS-SVM和BP-ANN建立的模型对建模样本和预测集样本的判别准确率分别为100%和93.3%。研究表明,应用EW-LS-SVM模型进行梨品种鉴别是可行的。
关键词： 梨 品种鉴别 可见/近红外光谱 有效波长 最小二乘支持向量机
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基于离散余弦变换和区域生长的白粉虱图像分割算法
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：图像分割是病虫害自动识别的难点之一,目前大多基于颜色、纹理等信息采用阈值法或聚类法进行分割,简单,易实现,但分割精度较低。该文针对田间开放环境中,不能用颜色、纹理特征有效分割病虫害图像的问题,引入离散余弦变换(discrete cosine transform,DCT),提出用清晰度对病虫害图像进行分割,以提高分割精度。DCT的低频信号表示图像轮廓,高频信号表示图像细节,对于病虫害图像,焦点通常聚集在目标区域,该文提出截断DCT高频信号,再与原图做差的方法以区分清晰部分和模糊部分,然后结合病虫图像局部聚合度较高的特性,利用区域生长方法提取完整目标。采用该算法对白粉虱图像进行分割测试,并与阈值法和GMM方法比较:分割结果中,目标的一致性和边缘的清晰度明显好于阈值法和GMM方法,平均正确分类率为98.49%,分别较R,B,Y空间中阈值法和Y空间中GMM方法分类正确率高2.96%、3.28%、3.24%和9.65%,差异达到显著水平。基于DCT和区域生长的分割算法鲁棒性高,能够有效地将病虫害区域从自然环境中采集的叶片中分离,可用于分割白粉虱图像。
关键词： 图像分割 离散余弦变换 病虫害控制 局部特征 区域生长 白粉虱
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基于LMDI模型的黄淮海地区县域粮食生产影响因素分解
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：实现粮食的持续稳定增长是保障区域粮食安全的关键。分解各因素对粮食生产的作用及影响强度,识别其主导因素,对提升粮食产量具有积极意义。该文运用对数平均迪氏分解方法(logarithmic mean weigh division index method,LMDI)建立因素分解模型,定量评价并对比分析1980-2010年间黄淮海地区县域粮食生产变动的区域因素。结果表明,1)1980-2010年间,黄淮海地区粮食产量增加了1.01亿t,县域粮食产量"南高北低"的空间分异格局明显,苏北、皖北、豫东和鲁西地区的粮食增产显著;2)4个因素中,粮食单产对粮食产量变化起到显著的正向促进作用,复种指数次之,而粮作比例和耕地面积在较大程度上抑制了黄淮海地区粮食产量的增加;3)县域粮食生产因素分解结果表明,县域之间在耕地面积、复种指数、粮作比例和粮食单产效应方面存在明显差异。总体而言,粮食单产效应叠加上复种指数效应使苏北、皖北和豫东多数县域粮食总产量显著增加;而粮作比例效应、复种指数效应和粮食单产效应的叠加使鲁西县域的粮食总产量增加明显。
关键词： 粮食 生产 模型 因素分解 LMDI法 黄淮海地区
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基于双侧图像识别的单株苹果树产量估测模型
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用普通数码相机获取成熟期苹果树图像进行产量估测,具有成本低、操作简单等特点,其关键是估测模型的建立。该文分别按东南和西北2个方向获取富士苹果成熟期的40株果树的80幅图像,通过果实特征提取,获取东南方向识别出的图斑数量(参数1)、西北方向识别出的图斑数量(参数2)、东南方向识别出的图斑像素面积(参数3)、西北识别出的图斑像素面积(参数4),分别以识别出的4个参数及双方向图斑数量之和(参数5)、双方向图斑像素面积之和(参数6)共6个参数为自变量,以获取的单株产量信息为因变量,以奇数组20株果树为建模数据集建立线性回归模型。结果表明以参数5构建的产量估测模型的决定系数R2最高为0.81,相对均方根差(NRMSE)值最低为0.11,说明以该参数构建的模型其估测效果最好;进一步利用以参数5构建的估测模型对偶数组20株果树进行验证,其NRMSE值为0.16,估测结果较好,但也存在估测产量较大波动的情况。深入讨论引起估测偏差的情况,后期研究应重点提高逆光、弱光照条件下的成熟期苹果的识别率,及解决由于单果因遮挡被分离而被识别为多果的情况和多果因重叠被识别为单果的情况,以提高识别效果,进而提高产量模型估测效果。
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基于薄云雾去除的ETM+影像大气校正
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：中国南方农业遥感监测中,遥感影像常常受到薄云雾影响,大气的散射与吸收作用会使传感器接收到的地物反射率与真实值之间存在差距,是导致数据质量下降的主要原因,薄云雾去除和大气校正处理是十分必要的。该研究利用LandSat-7/ETM+影像,结合背景抑制云雾厚度因子(BSHTI)云检测方法和虚拟云点(VCP)云去除方法进行薄云雾去除,并与暗元法去云处理结果对比分析,然后将去云处理后的影像进行FLAASH大气校正,选取校正前后典型地物的光谱特征和NDVI值进行分析评价。结果表明,BSHTI-VCP法可有效消除薄云雾对遥感数据的影响,提高了云雾覆盖范围的影像质量;FLAASH大气校正较好地消除了大气影响,获得了地物真实地表反射率。该研究为南方作物遥感监测中定量反演与信息解译提供了良好理论支持。
关键词： 遥感 图像处理 ETM+影像 薄云雾去除 大气校正
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主成分分析和SIMCA的甘蓝与杂草光谱识别方法研究
《光谱学与光谱分析 》 2013 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高杂草识别的准确性和快速性,利用光谱反射率差异区分作物与杂草。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)对各类植物进行聚类分析,并根据主成分分析结果中各个最佳主成分对应的载荷图,提取对各类植物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)分类法对各类植物进行分类识别。甘蓝与杂草的分类结果表明,在1阶3次51点SG卷积求导法加上多元散射校正法(MSC)的最佳预处理基础上,根据主成分分析中前3个主成分,提取到23个特征波长,以它们为输入变量,利用SIMCA方法进行分类时,建模集和预测集的识别率分别达到98.6%和100%。
关键词： 主成分分析 特征波长 杂草识别 多元散射校正 聚类
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小型西瓜品质近红外无损检测的光谱信息采集
《农业机械学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了实现小型西瓜生长过程中品质的快速无损检测,对其果实测定时的基础信息采集方式进行了定量分析研究。由PLS建模结果可知,无论是组织含水率还是可溶性固形物含量,在瓜顶部位和赤道部位处都可获得较好的效果。针对不同深度的化学基础信息,其建模效果存在一定差异。无论是组织含水率还是可溶性固形物含量,距瓜皮2～3 cm的中层信息区域都能取得最佳的效果。其中瓜顶部位和赤道部位组织含水率的模型相关系数分别为0.953和0.924,RMSEP分别为0.510和0.766;瓜顶部位和赤道部位可溶性固形物含量的相关系数分别为0.952和0.929,RMSEP分别为0.666和0.732。整体说明小型西瓜果实(品种京秀)近红外检测的最佳基础信息区域为中层信息区。
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三维植物叶片萎蔫变化实时模拟
《计算机辅助设计与图形学学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了真实模拟在缺水、高温等条件下植物叶片的萎蔫变形过程,结合植物叶片生理特征和物理特征,采用改进的单层质点-弹簧结构实时模拟了植物叶片萎蔫变形,较好地实现多种具有不同叶脉结构的植物叶片在三维空间中的动态萎蔫变形过程.首先从真实植物叶片的数字图像中提取叶片的边缘轮廓和叶脉,并在此基础上建立叶片的曲面网格模型;然后通过叶片曲面网格建立叶片的质点-弹簧变形模型,考虑到叶肉和叶脉结构在植物叶片萎蔫变形中具有不同的作用,将质点-弹簧模型中的质点分为叶脉质点、叶缘特征点和普通质点3类,同时设置不同的受力约束使不同类型的质点具有不同的运动方式;最后对叶脉位置上的弹簧和其他弹簧设置不同的收缩强度,以突出叶脉对叶片形变的主导作用.实验结果表明,该方法能够较好地模拟不同形态结构的植物叶片的萎蔫变形过程,满足实时交互的需要.
关键词： 植物叶片形态建模 Delaunay三角化 物理模拟 质点-弹簧模型 叶片变形
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基于互补相关模型和IKONOS数据的农田蒸散时空特征分析
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：获取田块内高分辨率农田实际蒸散信息对于精准农业中制定灌溉计划、变量处方实施及评价水分利用效率等具有重要参考价值,将传统方法与遥感结合并生成精细田块尺度的农田蒸散成为当前研究热点方向。本文基于互补相关模型和北京2011年3-6月份间内气象观测数据进行了冬小麦实际蒸散估算,并利用大型蒸渗仪对结果进行了验证和分析。最后将互补相关模型与高空间分辨率遥感数据结合实现了田块尺度农田瞬时蒸散估算,并结合蒸发比率不变法实现了日尺度蒸散扩展。结果表明:在2011年3-6月间试验区内冬小麦总耗水量达到469.12mm,其中在灌浆期5月份耗水比重最大,占到总量近二分之一;互补相关模型估算精度整体较高,其中在5月份估算精度最高(R2=0.863,RMSE=0.103mm);扩展后的日尺度蒸散量与实测结果非常一致(R2=0.937,RMSE=0.668mm)。上述结果表明在没有土壤温、湿度数据及高分辨率热红外遥感数据条件下,仅利用互补相关模型,并结合气象观测数据和高分辨率遥感数据即可估算出精细尺度农田蒸散。
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基于分水岭和改进MRF的马铃薯丁粘连图像在线分割
《农业机械学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对马铃薯丁粘连图像分割问题,提出一种融合分水岭和改进马尔科夫随机场(MRF)的分割方法。分水岭方法可以将粘连图像分割为若干一致性较好的区域,恰好有利于MRF进行标记,同时,针对实际应用中区域势团势能不一致的情况,通过改进势函数确定MRF的条件概率,使其在全局上具有一致性,从而解决粘连分割问题。用分水岭方法对图像进行初始分割,将图像转化为块状表示。综合考虑初始分割区域的相对高度和面积,用改进的MRF标记正确分割区域和过分割区域。计算过分割区域与邻域的紧密度,选择紧密度最大的邻域并与之合并。试验结果表明,该方法在继承了分水岭方法优点的前提下,解决了过分割的问题,正确率为95%。
关键词： 马铃薯丁 粘连 图像分割 马尔可夫随机场 分水岭 过分割
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