棉花异性纤维图像分割方法

通过直方图分析,建立了适用于棉花异性纤维图像的增强模型;提出了改进Otsu法,并对Otsu方法的分割效果进行了深入分析.实验结果表明,所有棉花异性纤维图像的灰度直方图基本都呈单峰特性;所建的增强模型可以显著提高异性纤维目标与皮棉背景之间的对比度;改进Otsu法将最佳阈值的搜索范围从0～255缩减到150～230,使此环节的计算速度提高了2倍多.     

基于区域生长均值漂移聚类的苗期作物行提取方法

为解决传统机器视觉方法检测苗期作物行时不同作物种类、不同生长背景和不同作物行数导致的作物行提取精度低的问题,该研究提出一种基于区域生长和均值漂移聚类的苗期作物行提取方法。首先,通过Lab颜色空间中a、b双颜色分量最大熵法选取最优阈值进行图像分割;其次,通过垂直投影获取均值漂移的聚类窗口带宽,均值漂移时以聚类窗口边缘为种子点进行区域生长来归类和标记每一行作物,之后遍历所有作物行获取聚类中心点;最后,通过最小二乘法拟合聚类中心点得到作物行直线。试验结果表明,该方法对大蒜、玉米、油菜、水稻和小麦5种作物的苗期作物行提取精度较高,5种作物的平均行识别率为98.18%,平均误差角度为1.21°,每张图片的平均处理时间为0.48 s。该方法的作物行提取性能明显优于Hough变换方法,为田间环境多因素影响下的苗期作物行提取提供了一种更具鲁棒性的方法。     

基于红外热成像边缘检测算法的小麦叶锈病分级研究

小麦叶锈病对我国小麦生产危害巨大,实现小麦叶锈病的监测和快速分级是进行科学生产管理的基础。针对常规图像检测技术的不足,提出一种基于红外热成像技术的快速检测和分级方法。首先,采集整株小麦样本的红外热成像图像,分别计算健康植株、潜伏期植株和显症植株的平均叶温,探明真菌入侵过程中的温度变化规律;然后,将经过直方图均衡化和中值滤波预处理的红外热成像中低于显症植株温度阈值的区域提取出来;通过温度区域划分、低温区域提取和阈值分割,计算病斑面积在整体植株热成像总面积中的百分比;最后,对病情指数进行相关分析,获得相关系数为0. 975 5,预测均方根误差为9. 79%,总识别正确率为90%。结果表明,基于红外热成像边缘检测算法的小麦叶锈病分级方法是可行的。     

PWM间歇喷雾式变量喷施控制器设计与测试

为实现基于脉宽调制(PWM)间歇喷雾的流量调节式变量喷施控制,以DSP56F805数字信号控制器为核心,设计了一种PWM间歇喷雾式变量喷施控制器.控制器有单机和联机两种工作模式,可输出12路独立调节的PWM信号,实时检测喷雾机组前进速度、隔膜泵输入轴转速、喷杆压力和喷施流量,并采用预测比例控制方法,通过比例溢流阀在线调节喷杆压力.将控制器安装到一台经过改装的商购喷杆式喷雾机上,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并进行了系统测试.测试结果表明:PWM信号有效频率小于等于5 Hz、流量调节范围大于10,喷雾机组前进速度检测误差在±0.1 km/h范围内、隔膜泵输入轴转速检测误差在±1.5 r/min范围内、喷杆压力检测误差在±0.01 MPa范围内、喷施流量检测误差在±0.05 L/min范围内,经2 s调节后喷杆压力调节误差在±0.01 MPa范围内.     

智能化温室群分布式控制系统的研制

系统由一台上位主控计算机、RS-485通讯网络和多台下位机组成。下位机采用STD总线结构组成单片机测控系统。完成直接的测控任务；上位机通过通讯网络获取各个下位机的测控数据，或向其发送控制参数，以完成对大型多连栋温室或日光温室群的集中监控。下位机采用“光照相关的多因子模糊控制方法”实现了较理想的多因子环境控制。上位机则集成有简单的专家系统。可以提供推荐控制参数。实际运行表明，该系统使用方便、控制效果较好。     

杠杆式水果高速分级卸料装置的优化设计

设计了一种杠杆式水果分级卸料装置，该装置可直接安装在水果自动分选机的滚子式水果输送装置上，输送过程中不影响水果的输送和翻转，可在自动分选机主控系统指令下自动实时完成水果的高速分级卸料。对分选杠杆和分选凸轮进行了优化设计，保证整个卸料过程对水果都没有明显的碰撞和冲击。实际运行表明，该装置能对大小相差近一倍的苹果实施高速平稳卸料，且卸料后的苹果没有明显损伤。     

PWM间歇喷雾变量喷施系统压力脉动及液压冲击综合测试

在PWM间歇喷雾式变量喷施系统中,隔膜泵间歇性吸排液等特点会在管路中形成压力脉动,且电磁阀快速启闭会在管路中形成液压冲击,二者综合作用致使各喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性出现畸变。因此,为了揭示其管路压力脉动的变化特性和液压冲击特性,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并在不同隔膜泵转速、不同PWM控制信号频率和占空比下进行了压力脉动和液压冲击的综合测试研究。结果表明:随着隔膜泵转速的增加,压力脉动周期逐渐变小,幅值逐渐变大;随着PWM信号频率的增加,液压冲击和压力波动趋于压力脉动的形式,周期逐渐变小,幅值逐渐变大;而PWM信号占空比对液压冲击和压力波动的影响不明显。     

光调制解调技术在田间杂草光谱识别中的应用

为了实现快速、无损地从作物中识别杂草,研究了基于光谱分析技术的光谱传感器.以苗期冬油菜为研究对象,根据已提取的4个特征波长(590,710,750,940 nm),设计了一套光谱传感器原型试验系统.该试验系统在传统光谱传感器的基础上,运用光调制解调技术剔除检测结果中环境杂散光的干扰,包括试验设备(光信号调制设备和光电信号采集设备)和试验数据处理LabVIEW程序.用冬油菜菜叶对试验系统4个不同波段进行了验证试验,当外界环境杂散光对应直流分量变化幅度分别为10.00%,6.40%,1.17%,1.34%,22.60%,38.90%,56.00%,59.50%时,反射率表征值一直保持稳定,表明在外界环境杂散光缓慢变化和剧烈变化时,系统可以稳定测量被测样品的反射率.该系统验证了光调制解调技术能有效提高被测样品光谱信号的测量信噪比.     

冬油菜田杂草探测光谱传感器设计与应用

杂草的精确识别是对靶施药和自动化机械除草的关键前提,基于光谱分析技术的光谱传感器可以实现快速、无损的杂草识别.该文以冬油菜苗期杂草为研究对象,根据试验选取的4个特征波长点(595、710、755和950 nm),设计了一种能自动识别杂草的光谱传感器.根据光学系统原理和田间实际操作要求,提出了该光谱传感器的结构设计方案,选择了合适的光学器件,并开发了光谱传感器信号调理电路.对光谱传感器进行了标定和试验验证,根据便携式光谱仪和光谱传感器在4个波长下的测量结果建立了相应的标定方程,方程的决定系数分别为0.799、0.812、0.892和0.867,验证试验结果的相对误差绝大多数都在10％以内,可以识别冬油菜苗期田间杂草.该传感器为杂草自动探测装置的开发提供了参考.     

分行冠内冠上组合风送式喷杆喷雾机工作参数优化

为了改善喷杆喷雾机上两风筒之间作物中部冠层的雾滴沉积率,针对现有的风送式风筒,利用计算流体动力学(CFD)仿真技术对喷杆喷雾机风筒的工作参数进行了仿真分析,优化了风筒入口风速。仿真结果表明:风筒入口风速为v=20m/s时,棉花冠层区域气流场风速较大、横向分布均匀、气流穿透能力较强,完全满足风送系统末速度要求;中、下部冠层区域的气流速度衰减缓慢,有利于雾滴在棉花冠层内部的扩散。同时,利用水敏纸进行大田试验,在两两风筒的中间区域点布置相应的水敏纸,检测作物中部冠层的雾滴沉积率。试验结果表明:作物中部冠层的叶片正面雾滴沉积率达到了82.87%,作物中部冠层的叶片反面雾滴沉积率达到了50.6 7%,与优化前相比正面雾滴沉积率提高了1 7.5 7%,反面雾滴沉积率提高了1 0.8 4%。本研究可为喷杆式喷雾机风机风量的确定提供参数指标,并为风机的选型提供指导。