基于粒子群算法的喷洒参数优化算法

针对精确农业中农药喷洒参数的优化,提出了一种基于粒子群算法的喷洒参数优化算法。首先将农田图像分割为二值图像,将图像标记为植被区域和背景区域,然后以描述喷洒效果的数学模型为标准,通过粒子群算法优化喷头的位置和喷洒半径。结果表明,与植被区域中心确定的喷头位置和半径比较,新算法取得了较好的结果。     

基于激光图像的水果表面农药残留检测试验研究

初步探讨了运用激光图像技术来检测水果表面农药残留的方法。应用自行研制的激光图像采集系统获取水果光谱图像,通过对比研究水果表面不喷洒农药、喷洒农药、喷洒不同浓度农药的水果图像特征分析可知,一般未喷洒农药的水果灰度图像灰度值分布在1~100范围内像素点总数低于喷洒农药后的水果灰度图像;喷洒不同浓度农药水果的图像像素灰度值在1~100范围内像素点个数也有明显的差别;但喷洒农药的浓度与像素值聚集在0~100范围内的像素个数之间规律性不明显,有待进一步研究。试验研究表明,用激光图像技术检测水果表面的是否存在农药残留是可行的。     

脐橙表面农药残留的计算机视觉检测方法研究

经不同种类农药处理后,采集脐橙激光散射图像,通过对表面是否喷洒农药,以及表面喷洒不同种类农药的水果图像进行处理,用一元非线性方程拟合脐橙图像灰度值分布曲线。结果表明,脐橙图像灰度值在10~100范围内的灰度曲线拟合模型与农药残留是密切相关的,能用于区分脐橙表面是否存在农药残留。     

果园喷雾机喷头自适应运动与自动喷雾控制系统研制与试验

为了在丘陵山地果园施药过程中达到自动对靶、精确施药、提高农药的利用率、减少对环境污染的目的,利用多个超声波传感器有效组合,识别果树位置自动调整喷头高度及距离;转动机构能自动调整喷头喷洒方向,使喷头能更好地对准果树,提高农药喷洒效果;系统能根据有无果树实时控制喷头开闭,降低农药损耗.试验结果表明,在车速为0.3m/s的情况下,喷头离树的距离能较好地控制在0.25~0.75 m范围,并能根据果树高矮自动调节喷头高度;转动机构使喷头始终对准果树,使果树侧面农药覆盖率从10%提高到30%以上.该系统实现了喷头自动对靶功能,自动适应果树形态变化;喷头转动机构弥补了系统滞后及超声波传感器分辨率不高的缺点,提高了树冠侧面的喷洒效果.     

植保机械的使用与维护

植保机械（施药机械）的种类很多,由于农药的剂型和作物种类多种多样,以及喷洒方式方法不同,决定了植保机具也是多种多样的。从手持式小型喷雾器到拖拉机机引或自走式大型喷雾机;从地面喷洒机具到装在飞机上的航空喷洒装置,型式多种多样[1]。应根据防治对象和喷雾作业的要求,正确选择喷雾机（器）的类型、喷头的种类和喷雾机的尺寸。如大田防治病虫害时,选择液力式喷雾机,圆锥喷头。除草时应选用喷杆式喷雾机,扇形喷头。     

杀虫剂影响昆虫种群数量动态的模拟模型

田间喷洒农药后,害虫益虫的种群动态均在农药影响下产生变化。模拟这种变化的模型是: Y=A·exp{BT-C[1-exp(-DT)]}模型的4个参数均有明确的含意。通过参数比较可对不同农药及使用方法作出合理评价。本模型不仅适用于连续增长型生物,也适用于具有迁入迁出变化的非连续增长的昆虫和其他节肢动物。     

烟田中使用不同喷雾器的农药沉积分布研究

[目的]比较不同喷雾器以及喷头对农药有效利用率和施药效率的影响。[方法]采用诱惑红作为农药喷雾的示踪剂,分析了4种喷雾器及喷头在田间喷雾下的雾滴大小、施药效率、叶片农药的沉积回收率和雾滴田间分布均匀性。[结果]农药的有效利用率方面表现为电动喷雾器>机动喷雾器>手动喷雾器>手动弥雾器;施药效率方面表现为机动喷雾器>电动喷雾器>手动弥雾器>手动喷雾器;农药雾滴田间分布均匀性方面表现为电动喷雾器最好,其余都较差。[结论]为新型植保器械的推广应用提供了理论依据。     

直接注入式喷药机延时性测试系统的研究

针对直接注入式喷药机结构复杂延时时间确定困难的问题,开发一套直注式施药延时时间测试系统。该系统利用链传动方式和霍尔开关特性对喷洒的农药和水的混合液进行连续瞬间采样,由于混合液浓度间接地反映注入农药的流量,所以通过比较分析混合液浓度和注药流量变化的时间可得出延时时间。本研究利用该测试系统对已研制的直接注入式喷洒机进行实验分析,结果表明:直接注入式喷洒机各喷头均存在着明显的响应延时,延时时间为11.3～12.1s,并且农药的注入流量发生改变对延时时间影响不显著。实际应用时直接注入式喷雾机只要设定适当时间提前量,可以提高其喷洒的精确度。     

无人机喷洒农药不麻烦了

正无人机喷洒农药日渐普遍,但通常农药中的溶剂密度比水小,掺入水喷施时,比重小的药剂液滴容易发生漂移,飞过田间池塘时,可能危害水生生物。如果大量药剂漂落到水源地,还可能引发安全事故。有没有一种绿色安全又不易发生漂移的农药,解决无人机喷洒的后顾之忧?无人机喷洒农药的"麻烦"     

德国LECHLER喷头的分类及性能指标

化学农药的过量使用,给人们的身体健康及生态平衡带来了严重威胁。施药器械落后、喷施方法及工艺不完善是导致农药过量使用的主要原因。大部分农药的施用,以药液雾化喷洒方式为主,喷头是植保机械中实现液体雾化的关键部件,喷头性能的优劣,直接关系着农药有效利用率的高低。     

基于甘蔗病害智能诊断的立体化精准农药喷洒机的设计研究

针对现有农药喷洒机在精确性、效率以及喷洒均匀性方面的不足，提出一种基于甘蔗病虫害智能诊断的立体化精准农药喷洒机设计方案。该设计方案克服了传统喷洒设备在农药喷洒过程中无法精确识别和定位甘蔗病害区域以及喷洒均匀性不足的问题。通过运用图像处理技术和深度学习算法，系统能够自动识别甘蔗叶片的病害种类、病情程度和位置信息，并借助立体化精准农药喷洒机实现智能化调整喷洒剂量，以确保精准且均匀地喷洒农药。实验结果表明，该系统能够显著提高农药利用率和作物防治效果，具有较高的实用性和推广价值。     

基于特征点选择的农用AGV导航线提取算法

提出了一种基于特征点选择的农用AGV导航线提取算法。通过分割图像将作物等植被和土壤等背景分离,然后以分割图像中每行植被像素点的中点为特征点,依据所有特征点首先提取一条导航线,并依据这条导航线选择特征点,再根据特征点的选择结果提取新的导航线。结果表明,与人工提取的导航线特征点相比,新算法提取导航线的误差是特征点选择前提取导航线误差的74．28％。     

一种融合聚类和分类算法的树木图像多目标优化分割方法

目的结合树木图像颜色和纹理特征,融合聚类和分类算法对树木图像进行多目标优化分割,从而提高自然背景下树木图像分割的准确性。方法首先,利用MSCC框架理论,解决聚类和分类目标函数同时依赖于聚类中心的问题。然后,分别选定聚类性能评价指标函数和分类性能评价指标函数。最后,采用多目标进化优化方法——NSGA-II算法进行优化,得到Pareto前端最优解集,并通过计算聚类有效性指数I的最大值,寻找最优解决方案。选择具有代表性的法国梧桐、侧柏、松树和杏树等自然背景下拍摄的4幅图像作为样本。分别采用K-means、Fuzzy C-means、对聚类目标函数进行单目标优化,采用MOPSO方法进行多目标优化,以及NSGA-II方法进行多目标优化等5种方法对样本图像进行分割比较。结果在聚类中心数量相同、种群大小相同、遗传代数相同的条件下,指数I的值表明本文提出的分割方法优势显著。对于4类不同样本图像分割的指数I值进行对比可知,以HF指数为单目标函数进行遗传优化的结果优于单一使用K-means和FCM算法;MOPSO多目标优化方法分割结果优于单目标优化结果;基于NSGA-II优化的多目标函数分割结果又优于MOPSO多目标优化结果。结论融合聚类和分类算法构建聚类性能评价指标函数和分类评价性能指标函数,并采用非支配排序遗传算法对多目标函数进行优化,能更好地保留树木图像的颜色和纹理特征,分割准确率显著提高。      

基于OpenCV精准对靶施药系统视觉模块设计

针对葡萄种植中切根虫的危害,采用基于OpenCV的图像处理方法设计葡萄树干精准对靶施药系统的视觉模块。通过图像处理实验,得出基于mean shift 的图像分割结果,边缘检测结果以及直线检测结果。实验结果证明该模块设计可有效的区别出葡萄园中弯曲的葡萄树干和笔直的树桩。     

基于图像处理的农药在线混合均匀性分析

农药喷洒是进行病虫防治,提高农业产量的有效途径,但由于施药技术落后,农药浪费以及环境污染问题日趋严重,为了提高农药使用效率,农药在线混合均匀性值得研究。由于水和含有荧光物质的农药亮度差异比较明显,利用图像处理方法研究农药的在线混合均匀性。搭建农药在线混合图像采集系统,通过差值预处理并选择出面积百分比最大的图像,使用了轴向和径向像素分析方法和均方根误差分析方法对混合均匀性进行定量分析。在此基础上基于Matlab编写了数据分析软件,并对三种不同性质农药的混合均匀性进行分析,其中水溶性农药均方根误差百分比(β)为13. 389%,高于乳化性农药(9. 280%)和脂溶性农药(9.996%),说明相对于乳化性和脂溶性农药,水溶性农药在线混合均匀性较好。且通过对浓度一定但流量不同的7组试验利用该方法对脂溶性农药流体图像进行了数据处理,发现当流量从1 390 m L/min减小到880m L/min时,均方根误差百分比(β)从11.029%减小到8.737%,均匀性逐渐变差。结果表明,利用图像处理方法研究农药在线混合均匀性是可行的,可以方便、直观地分析混药器结构及性能参数对混合效果的影响,为农药在线混合的图像处理方法及混合效果定量分析奠定基础。     

基于灰度梯度图像分割的单木树冠提取研究

树冠是树木的重要组成部分,基于遥感影像的树冠提取对于森林资源调查监测具有重要意义,但准确获得树冠的形状和边界比较困难。高分辨率影像具有丰富的纹理和光谱信息,基于高分辨率影像单木树冠勾勒技术为森林资源调查提供了一种快速有效的测树途径。但是,由于高分影像信息冗杂,面向对象的分割方法数据计算量大,并且需要人工设置光谱或纹理阈值才可以实现单木分割,导致工作效率下降,鲁棒性差。图像增强通过改变原始图像的结构关系,有选择地突出或者抑制图像中的某些特征,有效的图像增强有益于提高单木树冠分割的准确程度。因此,本文提出一种基于影像的灰度梯度图像分割的树冠提取方法,通过对比传统的罗伯斯、拉普拉斯算子与改进的数学形态学算子,利用目视解译与灰度直方图结合的方法确定最优选择为改进的数学形态学算子。然后,利用改进的数学形态学算子结合面向对象多尺度分割方法,简化原始影像复杂的背景信息,快速提取大范围单木树冠信息。以甘肃省张掖市大野口林区机载激光雷达系统携带的CCD影像为数据源,提取实验区单木树冠,并从空间和形状上验证效果。实验结果表明:在高分影像的灰度梯度图像上进行面向对象分割提取单木冠幅, 单木株数精度为83.19%,形状精度达到88.62%,优于传统林业调查精度,且冠幅获取速度快,效率高,并可以较为精确地提取树冠边界。      

基于图像识别的无人机精准喷雾控制系统的研究

【目的】针对传统的植保无人机喷雾作业时化肥农药浪费大,利用率低,造成环境污染的问题,研制一种基于图像识别的无人机精准喷雾控制系统。【方法】利用中值滤波算法对田间航拍图像进行去噪,采用分层K_means硬聚类算法实现对农田航拍图像的分割,提取非作物区域的颜色、纹理特征空间的22个特征参数,设计支持向量机分类器进行分类识别。根据优选的17个特征参数,利用以径向基函数作为核函数的支持向量机对非作物区域图像进行识别,并根据识别结果控制喷头,实现精准喷雾。【结果】测试样本的识别率可达为76.56%,在无干扰风场情况下,当P_阀为10%时,减施率可达32.7%。【结论】本系统为农业航空精准喷雾控制技术的应用提供了参考方向和决策支持。     

百菌清在番茄上的自然消解动态及健康风险研究

试验设喷施百菌清推荐剂量(2 400g/hm2,T1)、加倍剂量(4 800g/hm2,T2)、喷清水(对照)3个处理。探讨蔬菜上百菌清残留量的安全性,开展番茄中百菌清残留的消解规律试验。结果表明,百菌清在番茄上的自然消解速度随施药剂量的增大而减慢。喷药后24h内消解最快,T1处理和T2处理施药后1d的消解率分别为60.22%和27.58%,7d的消解率达91.72%和46.67%,其半衰期分别为4.3d和18.0d。按推荐剂量施药1d后采摘,番茄中百菌清残留量为0.370mg/kg,符合国家相关标准的规定;从人体健康风险角度分析,如果按规范施药,百菌清在番茄上施用安全,产品食用无健康风险。     

农药喷雾粒径的研究现状与发展(综述)

【目的】农药的不合理使用严重威胁着我国农产品质量安全和农业生态环境安全。优化农药喷施方式,提高农药利用率与喷施效果,实现农业生产的良好发展已成为迫切需要解决的问题。【方法】从农药雾滴粒径的检测方法出发,介绍了雾滴粒径检测技术的发展、以及雾滴尺寸与农药防治效果的关系;对农药喷雾最佳粒径的研究进行了分析;总结了农药喷雾最佳粒径的研究以及所存在的不足,并对农药喷雾粒径的研究进行了展望。【结果】人工表面得到的最佳粒径与真实的喷雾最佳粒径具有明显的差异性,人工表面通常倾向于收集大液滴;细小雾滴大量漂移的发生不存在必然性;同一靶标不同时期所对应的喷雾最佳粒径是变化的;小雾滴更容易吸附在靶标表面,能穿透植物冠层杀死冠层内部的害虫。【结论】不同农药、不同靶标、不同药液浓度甚至害虫的不同时期,农药的最佳喷雾粒径大不相同。今后应加强农药雾滴最佳粒径的理论研究,从宏观和微观多角度综合分析,开发精准可控变粒径喷嘴。