基于无线多媒体传感器网络的森林病虫害监测系统

卫星遥感理论及技术是近30年来应用在森林病虫害监测领域的主要手段,产生了大量的理论思想和技术方法。在分析森林病虫害监测的判定、评价指标的基础上,提出一种新颖的、基于无线多媒体传感器网络的森林病虫害监测预警系统的解决方案,并重点讨论无线多媒体传感器网络的硬件构成、路由算法的设计、图像数据包的可靠传输机制、传输拥塞控制策略、图像分类与比对、节点部署等关键问题,最后给出已经完成及正在开展的工作内容。     

基于ARM和WI-FI技术的大麦田间监控系统设计

试验介绍了一种基于ARM和WI-FI技术的大麦图像采集与无线传输系统的设计.系统构建了基于Linux的嵌入式系统的无线监控网络,采用WI-FI无线通信技术,将大麦田间图像信息经由无线传感器网络和ARM控制器处理,在设计的视频采集软硬件控制下,实现了大麦生长视频信息的自动采集和无线传输,结果表明:搭建系统的客户端能满足25帧/s显示的视频流要求.该研究对发展现代农业生产和实现大麦栽培决策信息化具有重要意义.     

基于光载无线交换技术的渭南智慧农业系统研究

针对精细农业应用具有作物类型与地势多样、受干扰因素多等特点,以较好的环境适应性、低功耗、低成本、标准化为目标,对面向精细农业的无线传感器网络组织结构和组网方式进行研究,结合实施农业与大田的实际应用环境,设计无线多媒体传感器网络系统架构,进行仿真试验。结果表明,该系统能够较好地满足精细农业应用需求,均衡节点能耗,延长网络生命周期。     

作物智能化精准节水灌溉系统的研究

在江苏省农业科学院溧水高科技农业示范园研制了一套以设施葡萄为目标作物的智能化灌溉系统。系统采用无线传感器网络(WSN)技术,将传感器精确测定的土壤湿度及其他环境信息通过无线传输至基于计算机管理的网络监控平台,计算机在对实时数据信息进行处理、显示、存储的同时,根据作物栽培专家研究设定的作物生长科学需水阈值,通过智能控制器实现作物灌溉用水控制的自动化、精准化。智能化系统的建成,有效减少了灌溉用水资源的浪费,也大大提高了现代农业的装备水平和管理水平。     

无线传感器网络数据传输可靠性研究综述

无线传感器网络在实际运行过程中,会受到诸多因素的影响,进一步降低数据传输的可靠程度。然而,对于无线传感器网络而言,确保数据传输的可靠性是评价网络性能的主要标志。针对于此,我们必须对无线传感器网络数据传输的可靠性予以高度重视,最好立足于当前无线传感器网络数据特性与传输规律的基础上,切实加强无线传感器数据传输的可靠程度。文章主要从上述角度出发,提出关于加强无线传感器在网络传输方面的技术措施,以供参考。     

大麦田间视频采集与无线传输系统设计

针对我国农田作物生长状况需大量人力监测的问题,以大麦农田为试验对象,设计一种大麦田间视频采集的无线传输系统。主要对视频图像的采集与传输进行了理论分析和设计,通过田间试验对结果进行验证。相关分析结果表明,本系统采用的有损压缩算法(Discrete cosine transform,DCT),在1 000m以内传输时间70ms,数据包发送成功率98%,与农田监控直送系统采用的无损压缩算法(Differential pulse-code modulation,DPCM)相比,在相同传输距离下,数据量小,传输时间短,传输成功率高,具有较好的实时性和稳定性;而且成本低、体积小、易于安装,可实现对大麦生长视频信息的自动采集及无线传输。     

一种多接口认知传感器网络体系结构

传统的单接口无线传感器网络由于同道干扰问题的存在，网络性能受到极大的限制。多接口无线网络技术是解决这一问题的有效方案。但是多接口无线传感器网络的频谱接入问题是多接口传感网大规模部署的关键一环。而认知无线电技术能够实现频谱的动态访问，即便是信道拥塞的情况仍能有效改善网络性能，并且在无线传感器网络中表现出较好的传输特性。本文提出一种基于连通支配集的多接口认知传感器网络体系结构。通过分析不难看出，提出的体系结构具有良好的扩展性和容错性能。     

基于GPRS的农业病虫害图像无线传输系统设计

基于GPRS的农业病虫害图像无线传输系统以ST℃12单片机为核心,控制串口摄像头拍摄农业病虫害图片,并将该图片通过GPRS模块SIM300以彩信形式发送到预先设定好的农户和专家的手机和电子邮箱中.该系统解决了通信电缆无法覆盖绝大部分农田以及专家受地域和人数限制不能达到现场的困难,实现了对农业病虫害的无线监控功能.     

基于无线传感器网络和GPRS网的灌溉系统研究

从无线传感器网络体系结构、传感器节点软硬件设计、传感器网络与灌溉管网的部署、GPRS通信设计以及传感器埋深、模型的设计等方面构建了基于无线传感器网络与GPRS的灌溉系统。从而实现利用无线传感器网络技术对灌区作物生长的环境参数进行远程实时动态监测,在客户端以GPRS无线通讯方式进行远程数据获取,并针对分析结果及系统设定对灌溉终端进行远程控制。     

动态博弈下温室无线传感器网络功率控制优化

蔬菜温室内植株和温室结构会影响无线传感器网络信号传输,同时节点间相互干扰也会造成网络性能下降。考虑温室无线传感器网络对高容量低能耗功率控制方案的需求,首先以黄瓜温室为例,通过实验对信号损耗特性进行测试,并建立了信号路径损耗模型。基于此,引入节点信噪比阈值和节点剩余能量均衡比为每个无线传感器节点定义效益函数,在动态博弈下研究了温室无线传感器网络功率控制方案,并得到节点效益函数的适宜匹配权重因子。仿真结果表明,该方案基于设施黄瓜温室无线信号传输特性提供了1种功率控制策略,节点通过动态感知剩余能量与路径损耗能够实施高效节能的功率控制方案,从而降低网络能量损耗,提高网络传输性能。     

基于磁导引的履带式小车作物图像自动采集系统设计与试验

为实现自动高效获取农作物的生长图像,设计了1种适用于旱田作物的高通量履带式小车图像采集系统。系统采用磁导引传感器和磁条实现小车在田间按路径自动行走;采用履带式小车底盘结构以保证系统在田间复杂环境下能稳定运行;在小车支架两侧分别安装俯视和侧视相机,可同时采集2个作物行的俯视图和侧视图,以提高工作效率;运用无线通信技术远程监控小车运行情况;系统顶端安装太阳能电池板,为小车在运行时补充电能。以盆栽玉米植株为研究对象,用该系统采集了玉米幼苗期到抽穗期的植株图像,结果表明,该系统运行稳定可靠,在旱田以0.1m/s速度作直线行驶时,绝对误差小于2cm,最小转弯半径为0.5m,连续采集模式下单个相机采集效率为30张/min,能满足实际需求。     

基于MVS序列图像的油菜三维模型

为实现油菜作物模型的可视化研究,给油菜作物的数字化管理提供数据基础,以感染虫害的苗期油菜为研究对象,采用MVS序列图像技术,搭建MVS技术的序列图像采集平台。根据SFM和PMVS算法获得虫害油菜的稀疏点云数据和稠密点云数据,同时,探索序列图像数量对于特征点匹配的影响。对MVS序列图像技术获得的虫害油菜三维点云数据,采用滤波、精简、Alpha-Shape曲面重建等处理,得到虫害油菜的三维形态曲面模型。结果显示,使用图像数目多和8邻域匹配两者相结合的方法可以又快又好地匹配图像特征点;在获得合适的Alpha值情况下,Alpha-Shape算法可以真实形象地表现出虫害油菜的生长状态。     

应用多光谱数字图像识别苗期作物与杂草

通过对多光谱成像仪获得的数字图片,采用一定的目标分割与形态学处理,对豆苗和杂草进行识别判断.为解决识别速度与正确率的矛盾,以豆苗和杂草图像的识别为例,提出一种基于多光谱图像算法的杂草识别新方法.应用3CCD多光谱成像仪获取豆苗与杂草图像,以多光谱图像的近红外IR通道图像为基础,利用图像分割和形态学方法,将所有豆苗叶子影像提取出来.对于剩下的2种杂草(牛筋草,空心莲子草)图像,先利用图像分析工具统计出图像块的长度、宽度、面积等基本特征参数,并根据它们形状的不同,总结出两条简单的判别规则,进行进一步的识别.本试验对147个目标进行判断,其中误判14个,正确率为90.5%,表明该方法算法简单、计算量小、速度快,能够有效识别这2种杂草,为田间杂草的快速识别提供了一种新方法.     

基于颜色指数与阈值法的稻田图像分割

为系统、全面地分析不同颜色指数对南方稻田图像分割的适应性,以分蘖期、拔节期稻田图像为研究对象,选择36种常用的颜色指数,采用Otsu阈值法开展基于颜色指数和阈值的图像分割研究,通过比较各颜色指数的分割结果,明确分蘖期和拔节期图像分割的主要干扰因素,筛选最适宜稻田图像分割的颜色指数。结果表明:水稻倒影、浮萍是分蘖期稻田图像分割的主要干扰因素,叶片镜面反射、浮萍和土壤阴影是拔节期稻田图像分割的主要干扰因素;组合指数COM2、MxEG、CIVE和GMR在分蘖期图像和拔节期图像均具有较好的分割精度。因此,基于颜色指数COM2、MxEG、CIVE、GMR和Otsu阈值的稻田图像分割方法对稻田图像分割的干扰要素具有较强的区分能力,分割精度较高,更适宜于南方稻田图像处理研究。     

复杂背景下的树木图像提取

树木图像提取是将树木地面摄影图像中的单株树木与其周围景物分离的技术,为计算机技术在林业中的应用提供基础数据和技术支撑。在自然场景中拍摄的背景具有不确定性的树木图像,其提取是一项探索性很强的工作,具有重要的实用价值和现实意义。本文分析了复杂背景下树木图像的特点和提取的难点等问题;把近年来出现的树木图像提取方法按照图像分割和自然图像抠图分成两大类,并分别对每种方法中的典型算法进行了详细阐述。在此基础上,对图像分割与自然图像抠图技术在树木图像提取应用中的优势和局限性进行了分析和比较,提出把图像分割和自然图像抠图技术合理结合,针对树木图像特征,设计出准确、快速、实时的树木图像提取技术是未来研究的重点和难点。     

利用G/R分量比值图分割水稻植株图像

在非实验室的环境下,利用水稻作物植株的RGB彩色图像计算的R分量与G分量的比值图分割水稻植株.比值图中水稻植株与周围环境的差异比较大,利用这一特点,用阈值分割的方法对图像进行分割,提取水稻植株,结果比较理想.对于大量图片水稻植株的提取,使用迭代的方法自动选择最佳的分割阈值,分割成功率较高.     

基于无线传感器网络的农业温室环境测控系统研究

从无线传感器网络的体系结构、在温室环境中的应用等方面探讨了基于无线传感器网络的农业温室环境测控系统,为实现把无线传感器网络技术与温室环境相结合,达到智能化、自动化的目标,进而提高温室条件下农作物生产效益做出了一定的探索。     

基于图像识别的小麦腥黑穗病害诊断技术研究

传统的检疫小麦腥黑穗病害的方法效率较低影响检测的稳定性和客观性.提出一种基于图像识别的小麦腥黑穗病分类诊断技术.以显微镜下采集的小麦病害图像为研究对象,对其进行滤波增强及病害区域分割,再提取单个病害区域图像的颜色、形状和纹理等特征参数;最后利用归一化后的特征值,通过BP神经网络分类器实现了小麦腥黑穗病害的诊断.将计算机图像识别结果和实际小麦腥黑穗病类型进行对比,表明了该诊断技术的可行性和有效性     

一种改进的基于MRF的树木图像提取方法

在自然场景中拍摄的树木图像包含了丰富的信息,并受环境、光照、天气、噪声等的干扰,树木本身及其周围景物的多样性使得自然场景中的树木图像提取成为一项复杂的、探索性很强的工作。本文采用自然图像抠图技术进行树木图像的提取,较好地解决了树木图像内部存在大量空洞和透明现象的问题;提出了关注区域的概念,并引入区域生长的方法,从简化三分图划分、尽可能多地确定前景像素点和减少未知区域待运算像素数目3个方面对基于马尔可夫随机场（MRF）的抠图方法进行了改进。实验结果表明:改进的基于MRF的树木图像抠图算法能够有效地提取树木图像,并简化了人机交互过程,增强了颜色的准确性,同时使运算速度大幅度提高。      

基于光学模型的退化叶片图像复原方法

针对空气浮尘造成植物叶片图像颜色失真、细节信息模糊问题,采用一种基于光学成像模型的灰尘去除算法,对退化叶片图像颜色进行恢复。首先根据灰尘颗粒对光线的反射和散射特性,建立叶片图像退化模型;然后利用有尘黑卡对光谱的反射特性计算出灰尘的反射率,在此基础上结合暗元原理和小波变换估计出入射光强及透射率2个模型参数。采用色卡和葡萄叶片图像测试算法的有效性。试验结果表明:本研究算法对叶片颜色有较好的恢复效果,复原后图像a、b分量(CIE Lab颜色模型)的平均绝对误差显著降低,有效地提高了图像的对比度和清晰度。试验还表明,本研究算法对不同天气和照明条件、不同品种的葡萄叶片图像均有较好的颜色恢复效果。