种猪体重三维预估模型的研究

在利用图像处理技术实时预估活体猪体重中,选用的预估模型对能否获得较好精准性至关重要,同时也影响图像处理算法实现的复杂性、稳定性及高效性。该文在充分考虑猪的体形特点及其与猪体重影响因素的基础上,将猪体的头部和躯干分别近似为圆锥体和圆柱体,以此建立种猪体重的三维预估模型。经与实测数据比对,表明该预估模型具有较好的准确性,为实现猪体重的无损测量提供了一种新的方法。     

基于Smith-模糊PID控制的变量喷药系统设计及试验

为实现精准变量喷药技术,该文设计了旁路节流式变量喷药控制系统用于变量喷药和幅宽调节控制,运用流体网络理论建立系统的数学模型,将模糊PID控制与基于喷药流体网络模型的Smith预估控制结合起来喷药量的调节,并对国产3W-250型喷杆喷雾机进行改造并构建喷药试验平台。试验结果表明,基于喷药流体网络模型的Smith-模糊PID控制算法的动态响应更快,降低了变量喷药系统滞后性和非线性的不利影响,超调量小于13.1%,稳态误差小于3.52%,且具有较好的适应能力和鲁棒性,为精准变量喷药控制提供一种实现方法。     

基于图像处理技术的小麦叶面积指数的提取

为了较好地模拟叶面积指数的变化动态,在大田条件下进行试验,获取5个品种5个密度下不同发育期的小麦群体冠层数字图像,并手工测得实际叶面积。通过研究设计了复杂背景下小麦冠层图像叶面指数的有效提取方法,将图像处理得到的叶面积指数数据与实际测得的数据进行拟合建立模型。结果表明：品种、密度和发育期的差异对拟合模型参数影响显著,对模型经过随机抽取样本图像进行假设检验,均能够通过检验。模型的相关系数平方均达到0.86以上,能够实现高精度的小麦冠层叶面积指数的估测。     

基于智能手机平台的猪饲料配方系统设计与实现

设计依猪只个体日龄、体重等参数而异的饲料配方是实现猪精细饲养的关键，目前已有很多具备此功能的饲料配方软件，但它们大多数基于PC平台。结合智能手机便于携带、可移动性好等优点开发的基于智能手机平台的猪饲料配方软件，便于携带且操作简单，使用NRC1998模型精确预测了猪营养需要量，配方结果更准确科学，饲料原料营养成分数据用XML文件贮存，数据读取方便，有效地降低了系统开发成本。     

基于改进Cascade Mask R-CNN与协同注意力机制的群猪姿态识别

猪体姿态识别有助于实现猪只健康状况预警、预防猪病爆发,是当前研究热点。针对复杂场景下群猪容易相互遮挡、粘连,姿态识别困难的问题,该研究提出一种实例分割与协同注意力机制相结合的两阶段群猪姿态识别方法。首先,以Cascade Mask R-CNN作为基准网络,结合HrNetV2和FPN模块构建猪体检测与分割模型,解决猪体相互遮挡、粘连等问题,实现复杂环境下群猪图像的高精度检测与分割;在上述提取单只猪基础上,构建了基于协同注意力机制(coordinate attention,CA)的轻量级猪体姿态识别模型(CA-MobileNetV3),实现猪体姿态的精准快速识别。最后,在自标注数据集上的试验结果表明,在猪体分割与检测环节,该研究所提模型与MaskR-CNN、MSR-CNN模型相比,在AP_0.50、AP_0.75、AP_0.50:0.95和AP_{0.5:0.95-large}指标上最多提升了1.3、1.5、6.9和8.8个百分点,表现出最优的分割与检测性能。而在猪体姿态识别环节,所提CA-MobileNetV3模...     

暴雨灾害对福建水稻产量影响的灾损评估方法

利用福建省历年暴雨和水稻产量资料,确定水稻产量灾损量的表征方法,分析暴雨对水稻单产影响的关键时段和致灾因子,在致灾因子中首次提出效力暴雨量的概念,充分考虑暴雨强度和水稻不同生长发育期抗灾力的不同影响,建立暴雨对早稻和中晚稻单产影响的灾损评估模型,从而形成暴雨灾害对福建水稻产量影响的一套完整灾损评估方法。利用评估模型对2007年福建暴雨发生区域的水稻单产进行灾损预估及检验。结果表明:早稻单产灾损率的预估误差的绝对值在0.08~5.15个百分点,平均误差为2.15个百分点;中晚稻单产灾损率的预估误差的绝对值在0.02~3.77个百分点,平均误差为1.9个百分点,预估精度较高,灾损评估方法可行。     

基于CA-Markov模型与ANUDEM内插法的崩岗侵蚀量预估

崩岗是中国南方最为严重的土壤侵蚀类型之一,产生的大量泥沙危害农业生产和生态环境,因此对其侵蚀量的预估是防治该现象的重要途径。崩岗面积较小且侵蚀剧烈,难以应用现有方法预估侵蚀量。该文应用CA-Markov模型和ANUDEM内插法对其高程级别模拟和空间内插,从而实现对崩岗侵蚀量的预估,并以福建省安溪县龙门镇的一处崩岗为例进行实证研究。结果表明：CA-Markov模型适用于对崩岗高程级别的模拟;ANUDEM内插法对崩岗地形的整体还原度较好,但对细节的刻画不够;以经过级别划分和内插处理的高程数据为基期底图计算得的崩岗侵蚀量较符合实际值,且实际侵蚀量越大,模拟精度越高;案例崩岗在一般年景、干旱年景和多雨年景中的年侵蚀量分别为：824.69、731.03和 924.57 m3,不同年景之间侵蚀量的最大差值为193.54 m3,因此在修建崩岗拦沙坝时需考虑不同降雨年景中侵蚀量的差异。研究结果不仅提供了预估崩岗侵蚀量的新思路,还可为崩岗侵蚀的防治工作提供参考依据。     

基于Petri网的棉花图像处理系统模块化设计方法

图像处理在农业领域中的应用十分普遍,但要做到对图像实时处理的同时降低用户的使用成本是该领域的难题。该文以棉花图像处理系统为例,提出一种基于图像处理系统模块化设计方法,首先划分图像处理系统功能模块,基于Petri网模型构建顶层控制器;然后将Petri网模型图转换为VHDL语言文件,并在QuartusII环境中进行仿真验证;最后以底层模块中的图像分割模块为例,说明系统的并行性。这种基于Petri网的全局异步的设计方法,可以降低图像处理系统设计与调试的难度和对时序的要求。     

用BP神经网络进行秧苗图像分割

采用BP神经网络模型，研究了真彩色秧苗图像分割的神经网络方法。选取训练样本图像，以人工分割后的图像结果为导师信号，将图像的特征向量采用BP算法进行训练，获得有效的网络权值。以玉米秧苗图像为实例进行训练和图像分割，实验结果表明，BP网络能够获得较好的分割效果。该研究为进一步的秧苗图像处理奠定了基础。     

2个猪品种的背最长肌组织中兰尼定受体（RYR1）基因表达的发育性变化

本研究采用实时荧光定量PCR方法检测了长白猪和梅山猪背最长肌组织中RYR1基因mRNA表达量在初生（0月龄）、1月龄、2月龄、3月龄、4月龄和5月龄间的变化及其与体重、肌纤维面积（CSA）和肌内脂肪含量（IMF）之间的相关性。结果表明：长白猪的体重、CSA在多数月龄均高于梅山猪,而梅山猪的IMF在多数月龄均高于长白猪。两品种RYR1基因表达量的发育性表达模式极为相似,均表现为波动起伏中逐渐上升的趋势。相同月龄时,梅山猪RYR1基因的表达量均高于长白猪。本文初步揭示了两猪种生长发育过程中RYR1基因表达的发育性变化模式和品种差异,为进一步研究RYR1基因对猪肉质性状的影响提供了基础数据。     

四足机器人腿部并联机构末端位置误差分析与验证

为合理确定应用于四足机器人腿部机构的2自由度平面并联机构零件制造公差范围,该文进行了并联机构末端位置误差灵敏度分析与工作空间内的位置精度预估,建立2自由度平面并联机构位置方程;采用全微分理论建立2自由度平面并联机构的误差模型,得到各误差源相对于末端位置误差的映射关系;建立机构位置误差灵敏度模型与评价指标,借助灵敏度评价指标揭示出统计意义下各几何误差源对末端位置精度的影响程度;依据3?原则与灵敏度评价指标,确定了各误差源的零件制造公差;采用三坐标测量仪对试验样机制造误差值进行测量,依据误差模型对末端位置精度在工作空间内的分布进行预估及实例验证。结果表明:实际位置精度值与理论位置精度预估值最大误差绝对值为0.0038 mm,最小误差绝对值为0.001 5 mm,各误差值均较小,验证了误差传递模型、位置精度预估的正确性及该方法确定构件制造公差的有效性。研究结果可为四足机器人腿部机构的运动学标定、误差补偿及执行精确任务时的轨迹规划提供理论依据。     

基于计算机视觉技术估算种猪体重的应用研究

为了解决在种猪体重测量中传统方法所遇见的问题，该研究初步探讨了一种新方法，即把计算机视觉技术应用到种猪饲养管理中，通过数字图像分析技术，测量和计算种猪的投影面积，并分析其与体重的相关性，为种猪体重测量提供了新的依据。结果显示去除头部和尾部后剩余身体部分的投影面积和体重的相关性极大，相关系数可达到0.94，再与人工测量的结果进行对比，相对误差不超过2.8%。试验证实了利用这种无接触的方法来估测种猪的体重，可以减少人力物力，避免由于猪的应激反应而给生产带来的损失，在种猪的科学饲养管理中具有实用意义。     

猪胚胎卵裂球的细胞核移植

以湖北白猪卵母细胞为核移植受体，杜洛克胚胎卵裂球为核移植供体，进行了猪胚胎细胞核移植的研究，建立了核移植的程序，卵母细胞的电激活实验表明猪卵母细胞的激活以1.25kV/cm、40μs脉冲为最佳；2－细胞期胚胎电融合实验表明脉冲时间40μs。1.5-2.0kV/cm脉冲的融合效果较好，卵母细胞体外成熟时间对核移植效率有显著影响，42－48h成熟卵做受体核移植效果较好。61枚核移植的重组胚胎移植给5头受体，1头维持妊娠至足月，顺利产下5只核移植猪.训对核移植效率的影响因素和猪核移植的前景进行了分析。     

考虑抗性消声器结构参数的传递损失预估模型

利用二维解析方法研究两腔抗性消声器的声学性能。通过正交试验设计分析消声器进出口管半径、扩张腔半径、隔板通孔半径以及隔板位置结构参数影响消声器传递损失的主次关系,进而基于均匀设计的试验数据经回归分析获得了两腔抗性消声器传递损失预估模型。结果表明,在1000～3000 Hz中频段内,对传递损失影响最大是扩张腔的半径,其次是隔板通孔的半径、隔板位置,最后是进、出口管的半径;该文建立的传递损失预估模型可根据消声器结构参数准确预估抗性消声器的传递损失,能直接反映消声器传递损失与结构参数的关系。该研究为快速优化设计消声器提供了参考。     

采用SPH方法的黏土切削特性分析

黏土在切削破坏过程中力学特性复杂。为较精确地描述黏土切削破坏过程与预估切削阻力，该研究基于弹塑性力学本构，建立了光滑粒子流体动力学（SPH）框架下的黏土剪切破坏模型和Grady-Kipp张拉损伤破坏模型，并进一步将其耦合得到混合破坏模型。为验证该混合破坏模型开展了简单的黏土切削破坏试验，切削破坏变形的试验结果与模拟结果展示了良好的一致性，裂纹发展方向和裂纹形状有着良好的对应关系。在土-切削部件互作模型的基础上，进一步预测了黏土切削破坏过程中切削部件的切削阻力演化过程，并分析了切削深度及切削部件摩擦系数对黏土切削破坏形态和切削阻力的影响。结果表明，切削深度为0.01、0.02和0.03 m时对应的切削阻力峰值分别为7.89、9.90和11.07 N，切削阻力随切削深度的增加呈增大趋势。切削部件摩擦系数为0.1时对应的波动平缓后的切削阻力最小，为6.1 N。研究可为优化农业机械刀具的结构参数、运动参数，降低作业功耗，减少切削阻力，实现更好的黏土耕作效果提供参考。     

莱芜猪和杜洛克猪H-FABP表达差异和肉质性状关系研究

采用荧光定量RT-PCR法测定H-FABP基因在体重100kg左右的莱芜猪和杜洛克猪背最长肌中的表达差异，分析了H-FABP基因表达差异与肉质性状的关系，结果表明：莱芜猪的背最长肌H-FABP基因mRMA的表达水平比杜洛克猪高38.60％，认为可能与莱芜猪肌内脂肪含量极显著高于杜洛克猪有关（P<0.01）；H-FABP基因的背最长肌mRNA的表达水平与肌内脂肪、pH值成正相关，与肌纤维直径成负相关，与大理石纹和肉色的相关关系两品种不一致。其中莱芜猪和杜洛克猪H-FABP基因mRNA表达量与肌内脂肪相关系数最高，分别为0.363和0.943。对H-FABP基因的研究不仅有助于肌内脂肪的提高，而且可提高肌肉pH值、降低肌纤维直径，全面改善肌肉的肉质性状     

土壤有机碳转化与迁移研究概况

本文论述了土壤有机碳的转化迁移模型，介绍了国内外有关这方面的进展，阐明了有机碳模型与温室效应的预估之间的联系。     

噪声扰动下低光照蚕蛹图像恢复算法与试验

在基于机器视觉雌雄蚕蛹智能识别与分拣系统中,蚕蛹图像本身质量是机器视觉能否准确识别的关键。低光照和噪声扰动是影响蚕蛹图像的主要原因,它会导致大量图像纹理结构信息丢失,这为蚕蛹智能识别带来极大挑战。针对噪声和低光照蚕蛹图像质量改善,该文提出了基于色阶映射(tone mapping)和Tikhonov正则化相结合的噪声扰动下低光照蚕蛹图像恢复方法。通过试验表明:该文方法不仅实现蚕蛹图像光照对比度改善,同时又可以较好地抑制噪声影响,保持蚕蛹图像的纹理结构特别是性腺信息,改善图像质量,有利于提高机器视觉雌雄蚕蛹智能识别正确率和准确性。试验还表明,该文建立的模型和算法对其他农作物低光照噪声图像处理也同样具有明显效果,为机器视觉在农业领域广泛应用奠定基础。     

数据融合技术在果树仿形喷雾中的应用

为了对果树进行仿形喷雾，必须对果树的形态结构参数进行准确检测。该文通过图像处理技术检测果树的形态结构参数，并以果树树叶稀密程度为例，研究在图像处理时成像距离对树叶稀密程度检测的影响。为了消除上述影响，根据数据融合系统模型，采用BP人工神经网络对树叶稀密程度与成像距离进行数据融合处理。试验结果表明，数据融合值与理论值之间的相对误差最小值为0.19%，最大值为5.31%，数据融合值可以用于果树仿形喷雾系统的喷雾控制。     

基于集合经验模态分解算法的土壤肥力胁迫甄别与监测

土壤肥力是农作物生长所需的关键要素之一，其水平直接影响农作物的长势甚至产量，然而作物生长过程中受多种胁迫因素的综合影响。避免土壤肥力监测结果受到其他胁迫因素的干扰是土壤肥力精准监测的关键问题之一。该研究旨在分析利用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD）算法进行土壤肥力胁迫甄别和监测的可行性。以河北省廊坊市大厂县冬小麦耕地为研究区域，以EEMD算法为基础，将分解后的本征模函数（Intrinsic Mode Function，IMF）分量按照年际、年间和年内的尺度进行合成，结合不同的时间尺度及胁迫特征剔除土壤水分胁迫、病虫害胁迫及重金属胁迫等因素，实现对土壤肥力胁迫的有效甄别提取。结合主成分分析相关方法，将有机质、全氮、有效磷以及速效钾4项养分指标转换为3个主成分，初步得到土壤肥力综合评价简易模型，后与分解结果进行拟合，构建并实现了土壤肥力综合水平的定量评价模型。结果表明：1）在年际、年间以及年内3组波动组分中，年际波动组分可以较好地反映研究区内土壤肥力胁迫作用对农作物长势的影响；2）利用最小二乘法对土壤养分指标测定数据进行线性拟合，拟合结果与原始数据的决定系数达到了0.857，能够较好地反映出原始数据的变化水平；3）最终土壤肥力水平评价模型评价结果与实测结果间的平均误差为11.82%，表明模型预测结果与实际情况契合程度高，模型反演结果能够较好地反映研究区的土壤肥力水平。该研究结合EEMD算法与统计学分析实现了土壤肥力胁迫的有效甄别及土壤肥力定量评价模型的构建，为遥感技术在土壤肥力研究领域的应用提供了参考。