基于改进YOLO v4的群体棉种双面破损检测方法

针对研究人员难以利用计算机视觉对棉种这类尺寸较小的物体进行双面检测,导致检测效果不佳的问题,设计了一款新型棉种检测分选装置,利用亚克力板在强光和白色背景下透明的特点,将棉种通过上料装置滑入透明亚克力板的凹槽中,随着转盘的转动,同一批棉种的正反两面图像分别由2个不同位置的CCD相机采集得到.利用改进YOLO v4的目标检...     

All-around 3D plant modeling system using multiple images and its composition

In this study, we developed an all-around 3D plant modeling system that operates using images and is capable of measuring plants non-destructively without any contact. During the fabrication of this device, we selected a method capable of performing 3D model reconstruction from multiple images. We then developed an improved SfM-MVS (Structure from Motion / Multi-View-Stereo) method that enables 3D reconstruction by simply capturing images with a camera. The resulting image-based method offers a high degree of freedom because the hardware and software can comprise commercially available products, and it permits the use of one or more cameras according to the shape and size of the plant. The advantages of the image-based method are that 3D reconstruction can be conducted at any time as long as the images are already taken, and that the desired locations can be observed, measured, and analyzed from 2D images and a 3D point cloud. The device we developed is capable of 3D measurements and modeling of plants from a few millimeters to 2.4 m of height using this method. This article explains this device, the principles of its composition, and the accuracy of the models obtained from it.     

自动移栽机双臂式取苗机构运动学试验分析研究

提出了一种双臂式取苗机构,简述了该机构的组成及工作原理,并介绍了其结构特点。为验证机构的工作稳定性,对其进行了运动学试验分析。试验结果表明:该机构在较低取苗速率情况下,机构工作稳定,能够满足自动取苗要求;但在较高取苗速度情况下,机构晃动较为明显,需对其进行进一步优化设计。     

红外相机技术在河北雾灵山国家级自然保护区中的应用

为了充实河北雾灵山自然保护区的野生动物资源本底资料,提高监测能力和监测水平,雾灵山保护区自2015年开始将红外相机技术应用到野生动植物的资源调查和管护中.目前应用红外相机技术发现兽类5目10科14种,鸟类4目6科10种,掌握了区内主要物种猪獾(Arctonyx collaris)、狍(Capreolus)和勺鸡(Puc...     

利用数码相机测定板栗果实褐变的方法研究

提出了一种测定板栗果实褐变程度的新方法,可快速测定板栗等果实的表面褐变程度.其原理是利用数码相机拍照获取板栗褐变果实的图像,利用软件对图像进行处理,得到板栗果实的亮度值,进而揭示果实的褐变程度及其褐变规律.     

广角镜头的摄像机非线性标定技术

在路面检测的计算机视觉系统中,采用了线结构光照明和摄像机采集外界三维信息。为了实现在大范围内的测量,摄像机采用了广角镜头摄像,同时也引入了比较大的图像畸变。为了精确标定摄像机,采用比较接近实际情况的几何模型,并采用非线性迭代解方程的方法对摄像机进行标定,求解摄像机的内外参数。实验精度可以达到0.1mm。该方法简洁实用,可以采用这种方法在实际当中对系统进行标定。     

数码照相法估算植被盖度

植被盖度是表征生态系统特征的重要参数之一,其准确测度对于分析土壤侵蚀强度、生态环境现状具有重要意义。该文选择黄土高原退耕还林还草区野外测量的25个典型样方, 探讨了数码照相法估算植被盖度的模型和方法,提出了中心投影引起的边缘畸变问题和植被信息识别问题的有效解决方案。前者采用控制点几何校正的方法解决,后者基于目视判读、统计汇总红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色的DN（digital number）值分布规律,采用编程方式解决。研究结果表明,植被信息的三基色组成分别符合DNGDNRDN B、DNGDNBDNR和DNBDNRDNG 3种规律,非植被信息的三基色构成遵循DNRDNGDNB的规律,且采用上述规律,编程得到草地样方的植被盖度精度较高。可见,该文提出的估算植被盖度的数码照相法可移植到数码相机中,具有明显的应用价值。      

Alpha-shape算法构建枣树点云三维模型

为了实现枣树智能化修剪作业,该研究提出了基于点云配准的自然光照环境下的果树三维重构方法,并针对传统最近点迭代（Iterative Closest Point,ICP）算法对待配准点云的空间位置要求苛刻的问题,提出了改进的点云配准算法。首先,使用彩色深度（RGB-D）相机采集不同角度下的枣树彩色和深度图像,并通过信息融合实现相应角度下的点云获取。其次,对点云进行背景去除和滤波处理,基于直方图设定分割阈值,提取单株枣树点云,并将放置在树根附近的标靶球作为标记,使用人工标记法进行两站点云初配准。最后,在初配准基础上计算点云的曲面法向量和曲率,由曲率相近的点构成配对点对,使用k维树最近点迭代（k dimensional-tree-Iterative Closest Point,kd-tree-ICP）算法完成精配准,对点云使用Alpha-shape算法面片化,实现表面重构。利用上述方法对多棵枣树进行全局配准并完整重构果树模型。试验结果表明,通过引入初配准,有效提高了点云配准的准确性和稳定性,配准误差均控制在1.0 cm以内,平均配准误差为0.76 cm;重构模型真实感较强,在外观上更加接近真实树,重构模型枝干相对误差控制在7%以内。该研究重构模型精度较高,可为枣树智能修剪提供可视化研究基础和技术支持。     

基于自适应阈值ORB特征提取的果园双目稠密地图构建

针对果园阴暗光照条件下图像特征点匹配数量少、易丢失以及点云稀疏问题,对ORB-SLAM2算法进行了改进,提出了基于自适应阈值ORB特征点提取的果园双目三维地图稠密建图算法。首先在跟踪线程中提出一种自适应阈值的FAST角点提取方法,通过计算不同光照下图像平均像素求解阈值,对左右目图像提取ORB特征,增加了不同光照条件下的特征点匹配数量;然后根据特征点估计相机位姿完成局部地图跟踪,对跟踪线程产生的关键帧地图点进行BA优化完成局部地图构建。在原有算法基础上添加了基于ZED-stereo型相机双目深度融合的稠密建图模块,对左右目关键帧进行特征匹配获得图像对,利用图像对求解深度信息获取地图点,经过深度优化获取相机位姿,根据相机位姿进行局部点云的构建与拼接,最终对获得的点云地图进行全局BA优化,构建果园三维稠密地图。在KITTI数据集序列上进行测试,本文所改进的ORB-SLAM2算法的绝对轨迹误差更加收敛,轨迹误差标准差在00和07序列分别下降60.5%和62.6%,在其他序列上也有不同程度下降,表明本文算法定位精度较原始算法有所提高。不同光照环境下进行算法性能测试,结果表明本文算法较原始算法能更好地适应不同光照条件,在较强光照、正常光照、偏弱光照和阴雨天气下特征点平均匹配数量增加5.32%、4.53%、8.93%、12.91%。进行果园直线和稠密建图试验,结果表明直线行驶偏航角更加收敛,定位精确度高,关键帧提取数量较原始算法下降2.86%、平均跟踪时间减少39.3%;稠密建图效果好,能够很好地反映机器人位姿和果园真实环境信息,满足果园三维稠密点云地图构建需求,可为果园机器人导航路径规划提供支持。     

基于SfM的城市树木参数提取研究

通过在城市森林样地水平的树干三维模型重建与估算胸径试验（半径6 m圆形样地）,研究运动恢复结构（SfM）算法在城市森林调查中应用的可行性,并将SfM算法得到的胸径与手持式激光雷达结果进行比较。结果表明：在胸径估算结果上,SfM算法的rRMSE为5.38%（rBias=2.74%）,手持式激光雷达的rRMSE为3.35%（rBias=1.04%）,2种方法的估测值均与野外实测值高度呈正相关（R²大于0.97）,满足树木参数提取精度要求。SfM算法成本低、易操作,具有创新意义,且估算树干胸径在森林资源调查允许误差范围内,在城市森林资源调查中具有一定应用价值。