光谱判断田间鲜烟叶成熟度的影响因子研究

利用便携式地物波谱仪Field Spec 3测量烤烟成熟期烟叶的反射光谱,针对采收成熟度M2、M3,分析比较同一时间不同测量位点、及同一位点不同测量时间的反射光谱差异。结果表明:反射光谱的差异在不同测量位点主要体现在350~780 nm可见光波段和780~1300 nm近红外波段,在不同测量时间主要体现在780~1300 nm近红外波段。因此,利用光谱仪判断鲜烟叶成熟度,受测量位点的影响较大,而受测量时间的影响较小,但若测量烟叶生理生化组分、厚度和水分等内在指标,时间及天气状况是必须考虑的重要因素。     

基于田间原位土壤含水量估测的可见/近红外光谱建模方法

为实时、准确地获取原位土壤含水量信息,利用可见/近红外光谱技术,分别使用全局偏最小二乘(PLS)建模、局部PLS建模方法,对田间原位土壤含水量进行快速估测。结果表明:全局PLS模型中,其建模集的决定系数(R~2)、交叉验证均方根误差(RMSECV)分别为0.943和1.750%,检验集的决定系数(R~2)、预测均方根误差(RMSEP)分别为0.956和1.260%。局部PLS模型中,分别比较了选取定标子集的2种方法(欧氏距离法和马氏距离法),采用欧氏距离法和马氏距离法选取定标子集进行建模的R~2值分别为0.974和0.979,RMSEP值分别为0.976%和0.943%。因此,将可见/近红外光谱技术应用到田间原位含水量测量是可行的,其中,使用局部建模方法的效果优于全局建模。     

基于分段曲率的玉米植株三维结构的重建

摘要 （目的）在模拟玉米三维结构的过程中,需要描述和表征其各器官的变化。叶片是其重要的器官之一,而叶片造型的主要任务是叶片中脉曲线的设计。（方法）本文采用对中脉分段的方法,根据各分段曲率参数计算出每段变形之后的端点,递推得到若干可用于描述叶脉特征的点列。为了获得玉米植株叶片中脉的三维形态,作者采用三维数字化仪测量了36株玉米群体中脉的空间坐标。（结果）基于测定的三维坐标数据提取了各叶片中脉分段的曲率参数值,并对曲率值按叶位进行了统计分析,得出用于描述完整植株的五类叶型和各种叶型的位置分布规律。并采用VC++与OpenGL库相结合的可视化技术,实现了玉米群体的三维真实感重构,并将该方法模拟出的叶面积与实际测量的叶面积进行了验证,得到R2为0.9975。（结论）采用叶片分段并且逐段计算叶脉弯曲的方法,在对玉米的三维结构的构建中获得了较好的效果,将为与形态结构相关的研究提供基础数据。     

基于三角形折叠的植物叶片曲面网格简化方法研究

为在保留植物器官形态重要特征的前提下,适度精简原始三角网格数据,以满足计算机三维建模及应用的需要。通过改进Isler等"基于三角形折叠的网格简化方法",提出了能够有效解决简化过程中出现网格交叉、大钝角三角形和狭长三角形现象的算法,构建精简叶曲面网格的新方法,并使用三维激光扫描仪采集得到的烟草叶片结构数据对该方法进行评价。结果显示当冠层简化比例为90.3%时,渲染效率提高86.1%,并且简化后叶片仍然逼近原始结构。结果表明:使用该算法不但能显著减少叶曲面三角形网格的数目,而且能很好地保留叶曲面形态特征。该算法可应用于不同形态类型叶片的简化,包括褶皱度很大的叶片。该研究可为植物冠层可视化与植物冠层光环境模拟等方面提供有力的支持。     

基于改进A*与DWA算法融合的温室机器人路径规划

根据温室环境下移动机器人作业的实时路径规划要求,提出一种基于改进A^*算法与动态窗口法相结合的温室机器人路径规划算法。针对传统A^*算法搜索算法拐点过多的问题,对关键点选取策略进行改进,融合动态窗口法,构建全局最优路径评价函数,采用超声传感器进行局部避障,实现实时最优的路径规划。仿真实验结果证明,与传统A^*、Dijkstra、RRT算法相比,基于改进A^*算法的路径更为平滑和高效。真实环境下实验表明,移动机器人能够实现自主导航,跟踪误差保持在0.22 m以内、定位误差不大于0.28 m,能够满足实际需求。     

一种用于叶片散射光分布测定的新型装置及性能评价

采用微功率激光管作为光源,围绕被测样品旋转的硅光电池作为检测器,研制了一种可以测定植物单个叶片反射和透射光在入射面上分布的装置。分别在650 nm和830 nm波长光照条件下,测定了标准白板(参比样)的反射光和大叶黄杨树叶的反射和透射在入射面上的光强分布。测定结果表明该装置有很好的重现性。所研制的装置可用于植物冠层光辐射传输机理研究。     

利用3D模型模拟天空与叶面散射对玉米冠层截光率的影响

该文利用并行蒙特卡罗光线跟踪模型定量分析了天空散射与叶片散射对玉米冠层截光率的影响.模拟试验表明:相同辐射强度时,冠层截获的光强与受剑照射的叶片在天空散射时都比直接辐射时多;当太阳高度角小于60°时,冠层在阴大截获的总光强小于晴大,但至少60%的叶片在阴大截获的光强大于晴大时截获的光强;叶片散射对冠层光分布的影响与波长...     

PLS回归法建立适应温度变化的近红外光谱定量分析模型

研究了近红外光谱定量分析模型对于样品温度的适应性。以42个不同品种的大豆为实验材料，用2台光谱仪分别独立测定了样品在5种温度下的近红外光谱。对于2台光谱仪测定的光谱，均依据光谱信息选择部分光谱，采用PLS回归法对大豆样品的粗蛋白质和粗脂肪含量分别建立了近红外光谱定量分析模型。并以剩余样品对模型进行预测检验。4个模型的预测结果均表明：超过94％的检验样品的预测相对误差小于5％．说明了预测样品处于5～40℃时，模型都有较好的预测效果。     

基于分段曲率的玉米植株三维结构的重建

摘要 （目的）在模拟玉米三维结构的过程中,需要描述和表征其各器官的变化。叶片是其重要的器官之一,而叶片造型的主要任务是叶片中脉曲线的设计。（方法）本文采用对中脉分段的方法,根据各分段曲率参数计算出每段变形之后的端点,递推得到若干可用于描述叶脉特征的点列。为了获得玉米植株叶片中脉的三维形态,作者采用三维数字化仪测量了36株玉米群体中脉的空间坐标。（结果）基于测定的三维坐标数据提取了各叶片中脉分段的曲率参数值,并对曲率值按叶位进行了统计分析,得出用于描述完整植株的五类叶型和各种叶型的位置分布规律。并采用VC++与OpenGL库相结合的可视化技术,实现了玉米群体的三维真实感重构,并将该方法模拟出的叶面积与实际测量的叶面积进行了验证,得到R2为0.9975。（结论）采用叶片分段并且逐段计算叶脉弯曲的方法,在对玉米的三维结构的构建中获得了较好的效果,将为与形态结构相关的研究提供基础数据。     

不同漫反射样品池间近红外数学模型的转移

研究用斜率/截距(Slope/Bias)校正法来实现傅里叶变换近红外光谱仪上两种漫反射样品池间数学模型的转移。结果表明:普通漫反射样品池与积分球样品池上的模型可以相互转移,且两种样品池上不同粒度样品的数学模型也可以转移。