Machine Vision Aided Testing System for Flatness Based on Equal Inclination Interference Theory

An approach is described on the automated tracking of interference circle fringe to get the flatness accurately based on the Equal Inclination Interference Theory (EIIT). The system,based on the theory of EIIT, can be applied to grasp the changing fringe information, which is white alternating with black through the CCD camera. Following the basic principle of fringes image centro-symmetric, we create some windows, process only the interference fringes information in the windows. According to the position of the processed interference fringe and the position of the last adjacent interference fringe in the windows, the interference fringe variation value N from the starting measured point is received, it implies the changed altitude value from the starting measurement point. This method allows us not only get the fringe information of the half-wavelength integer multiple but also denote those of the half-wavelength decimal multiple. The system is proved to be effective experimentally. It is useful in metrology department for the high-precision flatness standard unit.     

Data Processing Techniques of Small-angle X-ray Scattering

The small-angle X-ray scattering(SAXS) technique is one of chief tools to study structures of macromolecules and meso-structures.As users of synchrotron radiation small angle X-ray scattering experimental station are increasing rapidly,it is necessary that data processing techniques are provided with them.Some data processing techniques are discussed.It includes the method to become greater data amount of lower angle region and the data must be extrapolated to hole special for the data from experiment,a sample is analyzed.     

Nondestructive Test of Surface Defect of Hot Slabs Based on Machine Vision at High Temperature State

Aimed at the problem of online detection of continuous slabs surface defect at high temperature, The CCD shutter control model was established using machine vision technology and equipment at high temperature states. The default clustering algorithm was provided. The CCD imaging equipment with dual cool modes of water and air was selected to ensure continuous work at high temperature conditions. The slab width of 3 000 mm can be detected, and the system can effectively restrain the influence of noise signals brought by oscillation marks on the surface of slabs and realize monitoring and clustering of the slab surface default.     

基于支持向量机的玉米叶部病害识别

针对玉米叶部病害图像的特点，提出将支持向量机（SVM）组成的多分类器应用于多种玉米叶部病害识别中。首先利用Live-Ware分割算法分割出玉米叶部病灶，再利用小波特征提取算法提取病灶的特征向量，最后利用支持向量机分类方法进行病害的识别。玉米叶部病害图像识别试验结果表明，支持向量机分类方法适合小样本情况，具有良好的分类能力,适合多种玉米叶部病害的分类。不同的分类核函数的相互比较分析表明，径向基核函数最适合玉米病害的分类识别。     

自走式青稞联合收获打捆一体机参数优化与试验

为进一步研究提升自走式青稞联合收获打捆一体机工作性能,结合课题组前期研究基础与试验结果,以样机前进速度、纹杆-杆齿组合滚筒转速、脱粒间隙和打捆装置主动带轮转速为自变量,籽粒破碎率、碎芒率和成捆率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与籽粒破碎率、碎芒率和成捆率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明：4个因素对籽粒破碎率影响的主次顺序为纹杆-杆齿组合滚筒转速、脱粒间隙、样机前进速度和打捆装置主动带轮转速;对碎芒率影响的主次顺序为纹杆-杆齿组合滚筒转速、样机前进速度、脱粒间隙和打捆装置主动带轮转速;对成捆率影响的主次顺序为打捆装置主动带轮转速、脱粒间隙、纹杆-杆齿组合滚筒转速和样机前进速度。该一体机最佳工作参数为：样机前进速度为1.95 m·s^-1,纹杆-杆齿组合滚筒转速为864 r·min^-1,脱粒间隙为13 mm,打捆装置主动带轮转速为600 r·min^-1。田间验证试验表明,自走式青稞联合收获打捆一体机作业的籽粒破碎率均值为1.32%、碎芒率均值为97.58%、成捆率为98.36%,表明在优化工作参数条件下一体机能够降低青稞在机械化收获过程中的籽粒破碎,解决了青稞机械化收获中不易碎芒、秸秆回收劳动强度大的难题。     

防霜风机圆弧板叶型降噪结构设计与试验

夜间作业时茶果园防霜风机产生的噪声严重影响周边居民,为降低圆弧板叶型防霜风机的气动噪声,进行了锯齿降噪结构设计。以锯齿长度、宽度、个数和位置为试验因素,以叶轮轴线正前方1 m处声压级和出口面平均风速为评价指标,采用数值模拟和响应面法结合的方式优化锯齿结构参数。优化结果表明：锯齿参数对声压级影响由大到小为锯齿宽度、个数、长度、位置;对风速影响由大到小为锯齿位置、宽度、个数、长度。最优参数组合为锯齿长度26.0 mm、宽度11.6 mm、个数16、位置480.0 mm。对锯齿叶型进行了性能测试,试验结果表明,锯齿叶型正前方、正后方和径向右侧各监测点的声压级比对照叶型平均降低7.71%,距离锯齿叶型风机30 m处的声压级低于国标限值45.0 dB。两款叶型风速分布趋势相近,在12 m处测得,对照叶型和锯齿叶型的最大风速分别为3.19、3.17 m/s。两款叶型均能够产生较好的温升效果,锯齿叶型在10、15 m处平均温升分别为2.8、3.2℃;对照叶型在10、15 m处平均温升分别为3.0、3.1℃,两者无显著差异。结果表明,在保证防霜性能的前提下,锯齿叶型可有效降低风机噪声。     

基于机器学习的鸡、牛骨颗粒Micro-CT原位可视化鉴别

不同种属动物源肉骨粉的快速鉴别分析技术是加强饲料监管、防范疯牛病传播的重要保障。为了探索使用显微X射线计算机断层成像技术(Micro-computed tomography, Micro-CT)快速鉴别分析不同种属动物源肉骨粉的可行性,本研究以制备的哺乳动物源牛骨颗粒和非哺乳动物源鸡骨颗粒各100个作为样品集,以不同相对位置鸡、牛骨颗粒以及鸡骨颗粒中牛骨颗粒质量分数约0.97%分别制备验证集,使用Bruker Skyscan 1275 Micro-CT对所有样品进行扫描和图像重构(管电压80 kV、管电流125μA,图像分辨率10μm,重构灰度图像灰度阶为0～255,对应X射线吸收系数为0～0.035);提取不同骨颗粒样品的感兴趣区域进行图像分割,并结合PLS-DA和SVM-DA机器学习算法分别构建鸡和牛骨颗粒分割模型。研究结果表明,鸡、牛骨颗粒图像分割感兴趣区域灰度区间为165～255,基于PLS-DA和SVM-DA模型的鸡、牛骨颗粒鉴别交互验证总准确率均为94%,验证集样品的Micro-CT三维原位可视化表征结果经验证与样品实际结果一致。结果表明,Micro-CT结合PLS-DA和...     

融合无人机光谱信息与纹理特征的棉花叶面积指数估测

农田尺度下作物叶面积指数(Leaf area index, LAI)的精准监测,对于研究群体结构对产量和管理措施的响应具有重要意义。目前普遍采用无人机光谱特征反演作物的LAI指数,作为长势和冠层结构诊断的重要依据,其估测精度的准确性是否可以提高仍有待研究。作物表面特征,如灰度和颜色,在不同生育阶段会发生变化。为此,本研究考虑到LAI的影响因素,设置不同的种植密度和氮素水平营造差异化的冠层结构,利用搭载多光谱传感器的无人机获取主要生育时期棉花的冠层图像得到植被指数(Vegetation indexs, VIs),基于二阶概率统计滤波(Co-occurrence measures)方法获取均值(MEA)、方差(VAR)、协同性(HOM)、对比度(CON)、相异性(DIS)、信息熵(ENT)、二阶矩(SEM)和相关性(COR)等8个纹理特征值(Texture features, TFs)。最后,采用支持向量机回归(SVR)、偏最小二乘法(PLSR)、深度神经网络(DNN)分别建立基于光谱特征、纹理特征以及二者结合的棉花LAI的估算模型,并比较差异。试验结果表明：VI₍(...     

果园移动机器人激光雷达双源信息融合实时导航方法

为提高林果园移动机器人导航系统的精确性与鲁棒性,提出一种基于激光雷达三维点云的果园行间高低频双源信息融合实时导航方法。首先,喷雾机器人搭载三维激光雷达采集两侧果树点云信息,对原始点云数据进行直通滤波、降采样和统计滤波等预处理,保留感兴趣区域内果树冠层点云;然后,将分别基于高频更新的牛顿插值算法和低频更新的非线性支持向量机(Non-linear support vector machine, NSVM)算法拟合的行间导航线进行互补融合;最后,在导航线切换时,对融合后导航线的稳定性进行优化,并使用三次B样条算法使导航线平滑。实验结果表明：融合优化后的导航线最大曲率为0.048 m^-1,平均曲率为0.018 m^-1;分别以0.5 m/s和1.0 m/s的行驶速度对融合优化后的导航线进行跟踪,绝对横向偏差最大值分别为0.104 m和0.130 m,平均值分别为0.053 m和0.049 m,说明该导航方法能够满足作业装备在果园行间自主导航作业的需求,为喷雾机器人在果园环境中的自主导航提供技术参考。     

基于特征工程的大田作物行中心线识别方法

针对大田作物行特征复杂多样,传统作物行识别方法鲁棒性不足、参数调节困难等问题,该研究提出一种基于特征工程的大田作物行识别方法。以苗期棉花作物行冠层为识别对象,分析作物行冠层特点,以RGB图像和深度图像为数据来源,建立作物行冠层特征表达模型。运用特征降维方法提取作物行冠层的关键特征参数,降低运算量。基于支持向量机技术建立作物行冠层特征分割模型,提取作物行特征点。结合随机抽样一致算法和主成分分析技术建立作物行中心线检测方法。以包含不同光照、杂草、相机位姿的棉花作物行图像为测试数据,运用线性核、径向基核和多项式核的支持向量机分类器开展作物行冠层分割试验;对比分析典型Hough变换、最小二乘法和所建作物行中心线检测方法的性能。结果表明,径向基核分类器的分割精度和鲁棒性最优;所建作物行中心线检测方法的精度和速度最优,航向角偏差平均值为0.80°、标准差为0.73°;横向位置偏差平均值为0.90像素,标准差为0.76像素;中心线拟合时间平均值为55.74ms/f,标准差为4.31ms/f。研究成果可提高作物行识别模型的适应性,减少参数调节工作量,为导航系统提供准确的导航参数。