光谱技术在农畜产品安全性检测的研究进展

光谱技术作为一种无损快速检测技术在农畜产品检测当中广泛应用。为此,综述了可见近红外光谱、光谱成像、荧光光谱等光谱技术在农畜产品安全评定上的重要研究进展。主要包括农药残留、非法添加剂等有毒有害物质的检测研究,农畜产品的新鲜度和细菌综述等指标的评价和农畜产品内在组织病变的评定。同时,分析了光谱技术在农畜产品安全品质检测中存在的问题,并针对目前发展趋势展望了该技术的前景:光谱技术与其它检测技术的结合将实现农畜产品安全指标在线检测的目标。     

基于LIF技术分析玉米叶片蒸腾效应模型

玉米抽丝期是玉米由营养生长进入生殖生长的转折点,是决定玉米产量的关键时期。为此,基于激光诱导荧光光谱(LIF)技术,以抽丝期玉米叶片为研究对象,快速无损地获取植物生理信息的日变化,重点分析玉米叶片蒸腾效应与叶绿素荧光光谱的相关性,并选择706～748nm波段作为敏感光谱波段,建立了基于光谱特征参数的植物叶片蒸腾速率的预测模型。结果表明:采用荧光强度F730研究玉米叶片蒸腾效应最合适;由于气孔导度反映蒸腾效应,且影响CO_2的同化过程,故以气孔导度的信号之一的叶片温度作为模型输入修正;通过对蒸腾速率与叶片温度、叶绿素荧光强度进行回归诊断与全回归分析,建立了基于荧光强度F730和叶片温度的蒸腾速率预测模型,分析了蒸腾速率与二者的相关性,模型复相关系数为R=0.833 4,模型校验结果的相关系数R~2=0.879 8,认为模型的预测能力较好。通过激光诱导叶绿素荧光光谱技术实现了对植物生理信息的无损检测与分析,建立的玉米抽丝期蒸腾速率预测模型可为玉米优质高产的水肥精准化、智能化控制技术提供数据支持。     

植物生理信息无损检测研究进展

利用无损检测技术可迅速、准确和实时地获取植物生理信息,分析植物生长状况,对于植物研究和指导生产等具有重要意义.通过对大量参考文献进行分析发现,国内外无损检测技术的发展以光谱分析技术、图像处理技术、植物电信号分析技术和叶绿素荧光分析技术4个方面发展最快,且发展潜力最大.为此,针对这4种技术在植物生理信息检测领域中的研究情况进行分析和总结,并指出了完善植物生理信息无损检测技术的前景及难点.     

杂草信息实时获取技术与设备研究进展

杂草信息的实时获取技术是田间杂草精准控制研究的首要问题,杂草实时获取设备是制约精准除草作业实现的瓶颈.综述了基于光谱、图像和光谱成像技术的杂草实时获取技术与设备的国内外研究现状,以促进精准杂草管理技术在我国的应用和发展.基于光谱的杂草信息获取方法较适用于实时防除作物出苗前的杂草,国外已有WeedSeeker、Weed-IT等杂草传感器.基于图像的杂草信息获取方法较适用于识别行间杂草,国外已有Autopilot、Cam Pilot、Robocrop等视觉导航产品和Robocrop InRow机械除草机防除行内杂草.基于光谱成像的杂草信息获取方法较适用于识别行内杂草,中、澳正联合研发微光子植物判别和杂草控制传感器.需要继续深入研究在复杂的开放式非结构的农田环境中,快速、准确地实时获取农田杂草信息技术.     

农畜产品安全无损检测扫描式拉曼光谱成像系统设计

构建了用于农畜产品安全检测的扫描式拉曼光谱成像检测系统,对其硬件和软件分别进行了搭建和设计,实现了拉曼光谱和图像同步获取。根据检测的实际需求和精度要求确定了检测系统中拉曼成像光谱仪、CCD相机、镜头、激光光源、移动平移台等主要元器件。开发了拉曼光谱成像检测系统实时检测与分析软件。软件以Lab View为主开发环境,实现了对CCD相机、激光光源等硬件的控制,利用Lab View与Matlab混合编程,完成数据的提取、分析计算与结果保存,通过Lab View与ENVI的混合编程,完成扫描线图像的实时合成和显示。对系统进行了安装和性能测试,光谱校正确定了CCD相机探测的拉曼光谱范围为-679.3~2 885.7 cm-1,空间校正确定了系统实际的空间分辨率为0.22 mm/像素。构建的拉曼光谱成像检测系统可快速、无损获取样品拉曼光谱和图像信息。     

农产品无损检测中高光谱成像技术的应用研究

高光谱成像技术集成了计算机成像技术和光谱技术的优势,能够在连续空间内同时获得被测物的光谱信息和图像信息,可对农产品内外部品质进行可视化研究.尽管高光谱成像技术起源于高空遥感,但近几年仍以高效快速的检测分析方法出现在农产品无损检测领域,成为该领域重要研究方向.为此,对高光谱成像技术的原理特点以及其成像技术在农产品无损检测中应用的最新研究进展进行了综述,分析总结了国内外高光谱成像技术在农产品品质无损检测发展中存在的问题以及应用前景,以期该技术在我国农产品品质无损检测领域中发挥更大的作用.     

农业信息成像感知与深度学习应用研究进展

农业信息感知与准确的数据分析是智慧农业定量决策与管理服务的基础。现代农业中彩色、可见光-近红外光谱、3D与热红外等多源和多维度的成像感知手段提供了丰富的数据源,传统研究中围绕颜色、形态、纹理、反射光谱等特征展开分析,由于样本量和特征抽象层级的局限性,对复杂背景变化及未知样本检测时,还存在噪声抑制鲁棒性不足、识别与检测模型精度不高等问题。深度学习(Deep learning,DL)是机器学习的分支之一,结合神经网络通过组合底层特征形成抽象的高层表示属性类别或特征,以发现数据的分布式特征与属性,在图像目标识别与检测中其模型检测精度与泛化能力比传统方法均有所提升。因而,DL技术在农业信息检测中的应用日益增多。为了深入分析应用DL技术驱动智慧农业继续发展的潜力和方向,本文从农业信息成像感知的数据源与DL技术应用相结合的角度出发,分别以植物识别与检测、病虫害诊断与识别、遥感区域分类与监测、果实在体检测与产品分级、动物识别与姿态检测5个研究方向总结概括DL在农业信息检测中最新的应用研究成果,展望需要加强的方面,以提升对应用DL开展农业信息检测过程的理解,促进农业信息感知技术的发展。     

遥感多光谱成像在解析土壤成分方面的研究进展

土壤中营养成分的变化关乎农业的生产质量,其中水分、有机质、氮、磷、钾等养分信息是土壤肥力的关键,因此获取农田土壤成分信息对农田管理有重要意义。传统土壤检测方法烦琐复杂、费时费力、效率低下,难以满足现代农业发展的需要。随着遥感技术的不断发展与成熟,基于低空尺度的农业无人机和基于高空尺度的卫星平台弥补了地面监测的空缺与不足,飞行器搭载的多光谱传感器在土壤信息的快速、无损、实时获取领域表现出巨大潜力。介绍了多光谱技术特点,概括了遥感多光谱成像技术检测土壤成分的一般步骤,重点阐述了多光谱技术在检测土壤有机质、水分、盐分等方面的研究进展,探讨了遥感多光谱技术在解析土壤成分中涉及的主要方法,最后对农业遥感多光谱成像解析土壤成分进行了思考与展望。      

光谱技术在农业领域的应用与展望

光谱技术以其简便、快速、精度高和无损测定等优越性。成为获取农田生物环境信息的重要手段．在精确农业发展中发挥着重要作用。从土壤光谱特性、植物光谱特性和冠层光谱特性角度,综合分析了光谱技术在土壤性质测定、作物水分监测、营养诊断、产量估测、籽粒品质检测以及病虫害和农药残留监测等方面的应用现状．探讨了应用中存在的光谱分辨率不高、模型不完善、应用体系不完整、应用尺度不统一等问题,并对其应用前景进行了展望。     

高光谱成像技术在水果无损检测中的应用

高光谱成像技术结合了光谱学和成像技术的主要优势,可以同时获得一个样本的空间分布及物理和化学性能,是水果无损检测的发展趋势。为此,主要介绍了高光谱成像原理、装置、数据处理方法,以及国内外水果内外品质无损检测的应用,并对高光谱成像技术在水果无损检测中的不足及未来趋势进行了分析。     

波谱成像技术在作物病害信息早期检测中的研究进展

阐述了波谱成像技术在作物病害信息早期检测方面的研究进展。作物病害是制约农业生产稳定发展的重要因素。实时、灵敏、可靠的作物病害检测和防治是进行科学的作物生产管理的基础。利用多光谱图像、高光谱图像、热红外图像等波谱成像技术,结合作物病理学以及化学计量学的方法,对感病植株进行早期检测,建立能准确反映作物病害的检测模型和病害程度的定量描述模型,对提高作物抗病机制的研究,科学指导作物生产具有重要的意义。     

基于XCT技术的植物根系原位形态可视化研究

在总结植物根系观测技术研究进展的基础上 ,提出基于多层螺旋 CT技术的根系原位形态的可视化研究方法 ,并进行了试验研究。结果表明 ,采用 XCT成像技术实现植物根系原位形态构型的定性观察和定量测量是可行的。在对成像技术、介质成分和根系类型等影响根系成像质量的主要因素进行系统分析的基础上 ,提出了进一步的研究思路。     

光谱技术在作物病虫害检测中的研究进展及展望

光谱技术检测作物病虫害具有无损、快速、准确等优点.为了充分利用国内外的研究成果,促进我国在该领域的研究与应用,从作物病害和虫害两个方面,综述了基于可见光(包括图像处理)、近红外方法的光谱处理技术在作物病虫害无损检测中的研究进展,分析了各种方法的优缺点.同时,提出了今后应从特征波长选取、早期病虫害检测、实时检测、图像与光谱结合等方面开展深入研究,以实现病虫害的自动检测.     

结合图像的叶绿素荧光动力学植物水分胁迫探测方法

为了准确、直观探测植物水分胁迫及生长状态信息,融合了叶绿素荧光动力学参数及荧光图像对不同干旱胁迫条件下的植物进行了实验观测。以460 nm蓝色LED作为激发光源,EMCCD加装690 nm带通滤光片进行荧光图像采集,对4种不同采样周期下的各1 000幅图像求每幅图的像素平均值,按时间序列绘制荧光强度,可得到信息更全面的叶绿素荧光动力学曲线,并计算得出各个动力学参数。同时,对不同时间产生的荧光图像进行降噪、乘除等运算,并用伪彩色显示,可直观分析各类因素导致的荧光分布不均匀性。对易失水叶片和非易失水叶片分别进行快速水分胁迫和缓慢水分胁迫实验,结果表明,荧光比Rfd及动力学曲线上次峰值出现的时间随着胁迫的加剧均发生相应变化,且与叶片含水率之间具有较高的拟合决定系数。因此,将叶绿素荧光动力学特征和图像信息相结合,可提高植物干旱胁迫早期预测的准确度和直观性,为现场连续无损地监测植物生长状态、各类胁迫信息、病虫害检测等提供了一种快速的遥测手段。     

近地遥感技术在大田作物株高测量中的研究现状与展望

株高是动态衡量作物健康和整体生长状况的关键指标,广泛用于估测作物的生物学产量和最终籽粒产量.传统的人工测量方式存在规模小、效率低以及耗时长等问题.近十年来,近地遥感技术在农业领域发展迅速,使得高精度、高频次、高效率的作物株高采集成为可能.本文首先回顾了国内外基于遥感手段获取株高研究的论文发表情况;其次对获取株高的不同平...     

干旱胁迫下腐植酸对燕麦叶绿素荧光特性的调控效应

【目的】明确腐植酸(HA)对干旱胁迫下燕麦叶片叶绿素荧光特性的调控效应。【方法】采用盆栽试验,研究了在正常供水(75%田间持水率)、中度干旱胁迫(60%田间持水率)、重度干旱胁迫(45%田间持水率)3个水分条件下喷施HA对燕麦叶片叶绿素量及荧光参数的影响。【结果】①水分胁迫导致Chla+Chlb、Chla/Chlb、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo和qP显著降低,而Fo和NPQ显著升高;②与CK相比,干旱胁迫下HA处理Chla+Chlb提高0.6%~40.82%、Chla/Chlb提高1.13%~30.09%、Fm提高0.7%~121.19%、Fv提高1.0%~171.79%、Fv/Fm提高0.2%~83.89%、Fv/Fo提高1.9%~211.56%、qP提高0.1%~68.30%、NPQ提高6.02%~73.36%、而Fo降低0.70%~14.06%,其中在重度干旱胁迫下均达到显著差异。【结论】干旱胁迫对燕麦PSⅡ光反应系统产生明显伤害,喷施腐植酸可缓解其影响,且在重度干旱胁迫条件下效果最明显。     

我国农业无人机航空植保技术现状与发展趋势分析

无人机航空植保技术是一种现代化的施药方式,适合复杂地形和小面积作业,在我国南方水田、丘陵山地等地有着较好应用前景。但目前,我国无人航空植保技术的研究还处于初级阶段。本文在介绍国外无人机航空植保技术现状的基础上,分析了我国无人机航空植保技术的发展水平及存在的问题,并提出无人机植保施药技术的发展方向与技术需求,仅供参考。     

基于叶片形态的田间植物检测方法

利用图像处理技术方法,以田间拍摄的水稻图像为研究对象,对田间植物进行检测研究。通过改进归一化绿蓝差值指数IDNBG 与色度模型,经过分类识别、图像阈值分割等步骤,对植物叶片进行提取。利用形态学正反向组合运算实现叶片内部完整性修复;利用边界4连通链码边缘检测实现叶片边缘平滑性修复。通过对可见光条件下田间拍摄的40幅图像进行植物提取实验,植物叶片提取正确率平均可达83.07%,误分率为3.57%。对其中90条边缘线进行边界平滑修复,部分叶片边缘被平滑但使叶片提取正确率降低0.63%。对植物检测主要影响因子进行分析得出,成像条件差异易影响亮度因子;通过形态学膨胀与正反向过滤运算,露珠与病斑得到一定程度的保留,提取叶片内部形状完整;链码运算可使叶片边缘得到平滑,同时也会去除部分正确的叶片,其运算量较大。     

主要粮食品质快速光学检测技术与装备研究进展

稻米、小麦、玉米作为三大主粮在我国居民粮食结构中占有重要位置,粮食生产、加工、储运等产业链中品质监测是不可或缺的重要环节,特别是高效、无损、客观、实时的光学品质检测对粮食行业的健康发展具有重要意义。本文对比分析了三大主粮的可见/近红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱的光学特性及内部品质光学检测机理,总结分析了粮食内部品质光学检测技术国内外应用研究现状,探讨了机器视觉、高光谱等粮食外观品质检测技术应用范围及国内外研究现状。结合三大主粮特定的品质检测需求,总结分析了国内外粮食内部品质光学检测装置研究现状,重点探讨了外观品质检测装置的硬件组成和空间排布研究现状,并总结分析了各光学检测技术相关装置的商业化推广应用情况。最后,从粮食品质光学检测技术瓶颈出发,对粮食快速光学检测技术及装备存在的问题和发展趋势进行了分析展望。     

机械密封性能测试技术研究进展

开展机械密封性能测试技术研究对提升机械密封性能测试装备技术水平,研发高性能机械密封产品具有重要意义.通过对过去几十年的端面摩擦扭矩、温度、膜压、膜厚、磨损量和泄漏量测试技术的总结与分析,指出了目前机械密封性能测试技术发展的瓶颈,提出了开发新型微型面力传感器、无线扭矩传感器供电装置、非接触式红外探测端面温度技术以及B型超声成像在线磨损量测量技术是今后一段时期机械密封性能测试技术发展的方向.