基于视觉显著性改进的水果图像模糊聚类分割算法

准确分割水果图像是采摘机器人实现视觉定位的关键技术。该文针对传统模糊聚类对初始聚类中心敏感、计算量大和易出现图像过分割等问题,结合机器人的视觉特性,提出了一种基于多尺度视觉显著性改进的水果图像模糊聚类分割算法。首先,选择适当的颜色模型把彩色水果图像转换为灰度图像;然后对灰度图像做不同尺度的高斯滤波处理,基于视觉显著性的特点,融合了多个不同尺度的高斯滤波图像,形成图像聚类空间;最后,用直方图和模拟退火粒子群算法对图像的传统模糊聚类分割算法进行了改进,用改进的算法分别对采集到的100张成熟荔枝和柑橘图像,各随机选取50张,进行图像分割试验。试验结果表明:该方法对成熟荔枝和柑橘的图像平均果实分割率分别为95.56%和93.68%,平均运行时间分别为0.724和0.790s,解决了水果图像过分割等问题,满足实际作业中采摘机器人对果实图像分割率和实时性的要求,为图像分割及其实时获取提供了一种新的基础算法,为视觉精确定位提供了有效的试验数据。     

2CYL-450型水稻秧盘育秧播种流水线的研制

在分析国内外水稻秧盘育秧播种流水线特点的基础上,针对播种器容易伤芽、没有除杂环节、整机操作劳动强度大等不足之处,研制了2CYL-450型水稻秧盘育秧播种流水线;介绍了该流水线的组成、工作原理、主要技术参数及结构特点.设计的播种器由勺式槽轮将种子从种箱中播出,落于筛分板上,经振动筛分、除杂后进入到与其安装为一体的V形槽板上,沿V形槽板有序排队,最后经出口播出.设计的双层秧盘供送装置,通过光电传感器与供送装置实现了依次定位输送秧盘.整个流水线结构简单、操作简便、播种精度好、生产效率高.     

基于高光谱成像的水稻穗瘟病害程度分级方法

为了快速、准确地进行水稻穗瘟病害程度分级,以实现水稻品种抗性评价或精准的田间化学防治,该研究提出了一种光谱词袋(bag of spectrum words,Bo SW)模型分析方法,分析稻穗的高光谱图像,自动评判穗瘟病害程度。首先,稠密规整地将高光谱图像分割成小立方格,计算每个立方格像素的平均全波段包络矢量,用K-Means算法聚类形成典型光谱包络词典。词典中光谱包络"词"(word)用作高光谱图像表达的"基",直方图统计各光谱"词"在高光谱图像样本中的出现频度,形成光谱图像的词袋表达。采用Hyper SIS-VNIR-QE光谱成像仪获取田间采集的170株稻穗样本高光谱图像,用Bo SW方法生成其词袋表达;植保专家根据病害程度类别确定光谱图像样本标签。随机选择2/3"词袋表达-病害程度等级标签"数据对构成训练集,采用卡方-支持矢量机(chi-square support vector machine,Chi-SVM)分类算法建立穗瘟病害程度分级模型。余下的1/3样本构成测试集,测试穗瘟病害等级模型的预测性能,分类识别精度为94.72%,高于主成分分析(principle component analysis,PCA)、敏感波段选择等传统光谱分析方法,其识别精度分别为83.83%和79.83%。该研究提高了穗瘟病分级的自动化程度和准确率,也可为其他病害分级检测提供参考。     

农田土壤含水率监测的无线传感器网络系统设计

为解决传统土壤含水率监测中所存在的监测区域面积小、采样率低等问题,设计和开发了基于无线传感器网络技术的土壤含水率监测系统,包括10个传感器节点,1个簇首和1个基站节点,可按任意时间间隔全自动地采集、处理、传输和存储地表以下4个不同土层土壤含水率变化状况;各类节点采用TinyOS操作系统,节点间通信遵循ZigBee协议;含水率测量采用EC-5传感器;太阳能供电模块的供电能力满足传感器节点及簇首的能耗需求;进行了数据包传输率试验,10个传感器节点中有7个的数据包正确传输率高于90%,1个节点的数据包正确传输率为89.2%,2个节点的传输率低于70%。造成2个节点数据包传输率较低的主要原因是太阳能供电电路制作,通过更换电路板解决了该问题。试验结果表明,系统能够实现稳定的数据传输,适合农田土壤含水率的实时监测。     

基于稻田监测的混合天线WSN组网模型研究

针对稻田环境特点与网络可靠性需求,在理论分析和实地测试全向天线和定向天线无线信号传输距离的基础上,设计了基于混合天线WSN分簇组网模型,分析其网络运行机制。经实地测试,与全向天线组网方法相比,混合天线WSN网络中簇头节点的寿命提高近45%,从而有效地提高了整个网络的存活时间。     

水稻田间机械除草装备与技术研究现状及发展趋势

水稻田间机械除草技术在减量除草剂防治和有机稻草害控制的研究和应用中具有重要作用。该文在收集、整理国内外水稻田间机械除草装备与技术研究现状的基础上,指出了现有除草装备的不足之处,并总结了水稻田间机械除草技术的类型和特点,最后提出水稻田间机械除草技术应向着智能化、仿生化和多种除草技术联合化发展,进而提高除草精度,使其在水稻生产中发挥更大的作用。     

多桥驱动车辆越障时轴荷动态分配研究

轴荷动态分配规律是影响多桥驱动非路面车辆可靠性的主要因素,为了获得越障时的轴荷,建立了四桥驱动越障时轴荷动态分配动力学模型.对某型四桥驱动山地车辆进行了计算与分析,获得附着系数φ为0.1-1.0越障时各桥轴荷分配量,结果表明,该车辆越障时轴荷动态分配值差异较大,第4桥轴荷总是呈现较大值,导致各桥的疲劳寿命不一致.     

间接驱动式嫁接秧苗夹设计

目前的蔬菜嫁接机中,接穗夹和砧木夹的驱动方式大多是直接驱动方式,即夹体的动力源与夹子做成一体,在夹子运动过程中动力源需随其一起运动,从而给夹子的运动带来了一定的束缚.为了使夹子能够独立运动,适应不同的运动方式,设计了间接驱动式嫁接秧苗夹.该夹采用弹簧自动进行夹持,可使用独立固定式的动力驱动其夹口打开,避免了动力源随夹体运动而给夹体运动带来的不便,使夹子整体结构轻便,并能进行多种轨迹的运动,能够更好地完成不同要求的嫁接作业.     

现代农药喷施技术及装备研究进展

从喷雾器械、喷雾技术、喷雾效果、雾滴分布和沉积等方面介绍了我国在非智能喷雾领域取得的成果;阐述了仿形喷雾、对靶喷雾、变量喷雾和直接施药技术等智能喷雾技术及装备的研究进展;介绍了国外智能喷雾技术和喷雾器械开发情况;最后得出喷施对象生物量的实时检测是目前农药喷施领域的研究难点,基于机器视觉的植物参数检测是研究的热点,自动化、智能化和精确化是现代农药喷施技术及装备的发展趋势的结论.     

大面积水稻田无线传感器网络组网设计与优化

为解决大面积水稻田无线传感器网络能量消耗过快和丢包率严重等问题,该文提出了不同天线模式下的3种组网方案:配备全向天线的分环多跳网络、配备定向天线的多跳网络和配备混合天线的分簇多跳网络。第一组网络,处于不同环中配备全向天线节点采用多跳传输模式将数据包传输到基站;第二组网络,各级配备定向天线节点采用多跳传输模式将数据包传输至第一级节点;最后一组网络,借助于双簇头分簇思想,主簇头接受副簇头汇聚于成员节点的数据包与基站多跳通信。首先,介绍了3种网络拓扑结构间的差异;然后,从网络能耗角度,理论上分别计算了3组网络的能量消耗;仿真试验表明,混合天线分簇多跳组网方案相比定向天线多跳方案数据包个数提升了近10倍;相比全向天线分环多跳方案网络稳定周期延长了24.3%,网络寿命延长了28.2%;最后,采用无线通信模块nRF905射频芯片和TDJ-0825BKM1定向天线进行了水稻田组网试验,结果表明混合天线分簇多跳网络相比全向天线分环多跳网络丢包率降低了8.11%,平均存活时间效率提高了8.66%。该研究可为大面积水稻田无线传感器网络组网方案的设计提供参考。