苹果采摘机器人果实识别与定位方法

提出了利用归一化的红绿色差(R-G)/(R+G)分割苹果的方法.对不同光照情况下拍摄的苹果图像进行了识别,并对识别后的图像进行预处理后,获得苹果的轮廓图像.对轮廓图像采用随机圆环法进行果实圆心、半径提取.通过建立基于面积特征与极线几何相结合的匹配策略实现双目视觉下的果实定位,对于搜索区域内面积相似的果实,通过计算垂直投影的互相关函数最大值的方法,得到排序基准线,然后根据顺序一致性原则进行匹配.实验结果表明:识别算法可以较好地消除阴影、裸露土壤等影响,识别率达到92%.采用随机圆环法,可以准确地提取果实的圆心、半径.在60～150 cm的距离范围内,测量误差小于2 cm.     

黄土高原区滴灌枣树作物系数和需水规律试验

根据2009年陕西省米脂县孟岔试验站观测的气象资料,使用FAO Penman-Monteith公式计算了作物生育期内参考作物蒸发蒸腾量,通过实测取得了充分供水条件下枣树各生育阶段作物需水量.其中,萌芽展叶期、开花坐果期、果实膨大期、果实成熟期的作物需水量分别为68.1、117.4、224.4、66.2 mm;计算了黄土高原地区枣树各生育阶段的作物系数,分别为萌芽展叶期0.496、开花坐果期0.681、果实膨大期1.262、果实成熟期0.944.建立了作物系数与叶面积指数的函数关系,结果表明,两者之间存在二次曲线关系.     

基于VC++6.0的柿子采摘视觉研究及特征参数的提取

实现准确采摘离不开识别和定位这两个关键环节。要实现精确定位首先就必须准确识别果实,确定果实的质心、半径,在此基础上进行三维立体坐标的标定,从而精确计算出果实的空间位置,实现准确采摘。本文在已经获取果实图像的基础上,基于VC++6.0研究果实各种参数提取所需要的图像处理函数,比如阈值变换、窗口变换、中值滤波、梯度锐化、边缘检测、轮廓提取等,以及各种特征参数计算函数,如计算球形果的质心、半径、周长、面积、圆形度、伸长度等的函数。通过对各个果实识别各个环节所需函数来研究采摘机器人的视觉。     

苹果采摘机器人果实识别与定位方法

提出了利用归一化的红绿色差(R-G)/(R+G)分割苹果的方法。对不同光照情况下拍摄的苹果图像进行了识别,并对识别后的图像进行预处理后,获得苹果的轮廓图像。对轮廓图像采用随机圆环法进行果实圆心、半径提取。通过建立基于面积特征与极线几何相结合的匹配策略实现双目视觉下的果实定位,对于搜索区域内面积相似的果实,通过计算垂直投影的互相关函数最大值的方法,得到排序基准线,然后根据顺序一致性原则进行匹配。实验结果表明：识别算法可以较好地消除阴影、裸露土壤等影响,识别率达到92%。采用随机圆环法,可以准确地提取果实的圆心、半径。在60～150cm的距离范围内,测量误差小于     

基于灰色系统理论的铝合金覆盖件成形优化模拟

以压边力、拉深筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径为自变量,进行四因素四水平的正交试验,模拟铝合金覆盖件成形,获得成形工艺参数与破裂、起皱、厚度最大变薄率等质量数据的目标函数.利用灰色系统理论,分别计算得到成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,多目标优化将转换为单目标优化问题.进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,获得优化的压边力、拉深筋截面几何参数,以此进行有限元模拟验证,优化的结果为变形均匀,表明成形的质量明显提高.     

基于平面变形的植物花瓣可视化造型

提出了一种简单易行的植物花瓣造型方法.其初始模型是一个矩形平面,通过多种变形函数改变平面的边界,利用法向量的多个干扰函数确定植物花瓣的几何形状.采用基本函数的组合建立花瓣的颜色模拟模型.此方法建模速度快,特别适用于创建花朵的生长模型.通过3种花朵的模拟结果,表明其仿真效果较好.     

基于骨架模型的玉米生长运动仿真与动画生成技

为了实现作物生长过程的定量化、可视化表达,提出了一种由作物形态结构特征参数驱动的作物骨架模型生长运动仿真和动画生成方法.基于对作物器官及个体精确定义的几何模型提取作物骨架,利用几何模型参数控制骨架上关节点的运动,结合参数关键帧插值技术确定整个骨架模型的生长运动,实现对作物生长运动的可视化模拟.从而构建一个虚拟作物骨架模型的三维生长动画系统,并以玉米为例进行了模拟.实验结果表明该方法能够较准确地模拟玉米植株的形态建成和运动特征,为真实、自然地模拟作物生长提供了一种可控、通用的方法.     

基于正交标架矢量函数的涡旋机械集成型线研究

基于正交标架矢量函数理论,建立了满足条件的型线方程矢量函数通用表达式.深入研究了涡旋型线的啮合条件,阐述了构成涡旋型线所必须满足的基本啮合条件.从型线的笛卡尔坐标方程出发,以切向角函数集成形式表示曲率半径,推导出了曲率半径函数表示的型线微分方程.以4种典型型线为例,确定了曲率半径函数系数与广义展成半径和广义基圆半径之间的对应关系.示例给出了正三角形渐开线型线的曲率半径函数微分方程.以切向角函数表示的涡旋集成型线不但能涵盖现有型线种类,而且通过对切向角级数系数的优化和控制可构造性能更为优良的型线类型.     

沙棘果实-果柄系统振动采收机理分析与仿真

沙棘在西部广泛种植,用于水土保持和防风固沙。其果实营养丰富、有较高经济价值,但采收非常困难,影响其经济价值。为改变人工采摘的状况,有必要进行沙棘的机械化采收研究。为此,研究了沙棘果实与果柄脱离的振动采摘机理,建立了双自由度受迫振动物理模型,推导出动力学方程,并采用数理微分方程求解得到沙棘果实-果柄系统稳态受迫振动输出解及采摘惯性力。同时,通过贝塞尔函数曲线模拟果实的几何形状,得出果实几何轮廓曲线方程,并利用Pro/E的函数功能画出沙棘果实的三维模型,将模型导入有限元分析软件ANSYS进行了模态分析。结果表明:理论计算的果实-果柄系统的位移、速度和加速度响应与有限元仿真分析的结果比较相符,频率在18~46Hz范围内时,果实部分产生共振且主振型最大,故果实的最佳采摘频率范围可确定为18~46Hz。该研究为沙棘振动采摘装备的开发提供理论基础。     

陕西关中地区温室枣树作物系数试验研究

根据2009年度西北农林科技大学旱区农业水土工程重点实验室的温室枣树试验资料,使用PenmanMonteith公式计算出枣树生育期内参考作物蒸发蒸腾量,求得充分供水条件下温室枣树全生育期作物需水量为394.9mm,计算出了关中地区温室枣树全生育期的作物系数为0.90,各生育期的作物系数分别为萌芽展叶期0.63,开花坐果期0.95,果实膨大期1.01,果实成熟期0.87。建立了作物系数与萌芽后天数的二次曲线函数关系。以期为建立关中地区枣树的高效节水灌溉模式提供理论基础。