基于图像阈值的年轮识别方法

本文主要讲述了年轮识别在林业信息化中的作用和阈值法的依据与阈值法的原理，以及用阈值法处理年轮图像和采用其他方法处理的结果的不同，从而得出用阈值法进行处理的优点。     

全极化SAR图像的煤矿区土地覆盖信息分层提取方法研究

为弥补光学遥感在煤矿区资源与生态环境监测中应用的不足, 研究应用全极化SAR图像有效提取煤矿区土地覆盖信息的方法具有重要意义。针对全极化SAR图像极化信息丰富、斑点噪声多、局部异质性大等特点, 提出采用面向对象的影像分类方法对其进行分层土地覆盖信息提取。以徐州市西南部的煤矿区为研究区, 选取Radarsat-2的全极化SAR图像, 分析了研究区内全极化SAR图像中典型地物的灰度特征, 提出面向对象分类方法所涉及的最优分割尺度选择法, 给出全极化SAR图像分割对象后向散射特征的计算方法。对研究区的SAR图像进行试验, 首先对SAR图像进行多尺度分割, 选择各土地覆盖类型的最优分割尺度, 然后在该尺度下计算出土地覆盖类型的后向散射特征指数, 最后采用模糊逻辑分类法分层提取出研究区内的土地覆盖信息。结果表明: 在适于各土地覆盖类型提取的最优分割尺度下, 充分利用分割对象的灰度、形状、纹理以及类间相关特征, 并综合应用隶属函数法和最邻近分类法, 能有效地提取煤矿区的农田、道路、塌陷地、建筑物、山林这5类土地覆盖信息。与最大似然分类法相比, 该方法能够较好地消除"椒盐现象", 各种土地覆盖类型的提取精度都有所提高, 其总体分类精度可提高38.3%。     

一种基于小波变换的图像过渡区提取及分割方法

具有复杂背景的树木图像的分割对于精确对靶施药及智能化植保机械的设计具有重要意义。为实现树木图像的精确分割,针对该类图像的特点,该文提出了一种基于小波变换的过渡区提取树木图像分割方法。通过对比小波变换系数、小波变换系数聚类以及小波包系数,最终选取了同时能够分解出更多高频、低频信息的小波包变换系数提取特征,根据小波包变换系数定义了小波能量比参数,将小波能量比参数值归一化为图像灰度值,采用自适应阈值和神经网络两种方法提取了过渡区,实现了具有复杂背景树木图像的分割。试验表明,该方法分割精度高,对于分割复杂背景的树木图像具有特别意义。     

基于局部阈值的植物叶片图像分割算法研究

提供了采用数字图像处理方法快速分割含边框植物叶片的方法,分别采用局部阈值分割和最佳阈值分割获取二值图像,得到局部阈值分割效果较好的结论,最终得到了比较清晰的边框图像和叶片二值图像,为后续图像处理打下良好基础。     

基于逻辑回归算法的复杂背景棉田冠层图像自适应阈值分割

棉田冠层覆盖度是监测棉田棉花长势的重要指标,针对棉田复杂环境中冠层图像难以准确分割的问题,该文提出了一种基于逻辑回归算法的复杂背景棉田冠层图像自适应阈值分割方法。首先将棉田冠层图像像素分成叶片冠层和地表背景2类,在HSV颜色空间中分别提取两类像素的H通道值,在RGB颜色空间中分别提取绿色占比值(G/(G+R+B))作为颜色特征;再利用逻辑回归算法确定出各颜色特征的分割阈值,通过H通道分割阈值实现图像的初次分割;再对初次分割结果中的低亮像素使用逻辑回归算法计算出的超绿特征阈值进行低亮像素分割,同时采用绿色占比分割阈值对图像高亮像素及低亮像素分割结果整体实现二次分割,最后采用形态学滤波方法对分割结果进行优化。为评价该分割方法,利用从新疆棉花产区采集到的320幅棉田冠层图像进行试验。结果表明,该方法可在棉田复杂自然背景下,有效分割出棉田冠层区域,平均相对目标面积误差率仅为5.46%,总体平均匹配率达到93.07%;优于超绿特征OTSU分割方法(平均相对目标面积误差率11.78%,总体平均匹配率76.43%)、四分量分割方法(平均相对目标面积误差率24.11%,总体平均匹配率71.67%)、显著性分割方法(平均相对目标面积误差率36.92%,总体平均匹配率66.92%)。该方法的平均处理时间为4.63 s,相对于超绿特征OTSU法(3.84 s)和四分量分割法(2.56 s),耗时多一些,但与显著性分割法(6.25 s)对比,花费时间要少。研究结果可为棉田自然复杂环境下机器视觉技术监测棉花覆盖度提供一种有效途径。     

基于逐步改变阈值方法的玉米种子图像分割

针对图像处理中玉米计数的问题,提出了基于逐步改变阈值的分水岭变换方法。首先,对二值图像进行欧氏距离变换,合并图像中灰度值大于或者等于初始阈值的区域,并通过分水岭算法初步分割图像。为避免单粒玉米被过度分割,提取图像中单个种子区域存入结果图像。然后,判断去除单粒玉米后的图像是否为空;如果不为空,增大分割阈值并重复上述操作。最后,统计目标图像中的玉米个数。对50幅种子数目500粒左右的图像进行处理,分割正确率为97.7%,较好地解决了粘连玉米的分割问题。该方法已成功应用于基于机器视觉的玉米计数。     

基于遗传算法和阈值滤噪的玉米根茬行图像分割

作物行的识别是农业机械视觉导航系统的一项重要研究内容,针对华北一年两熟区玉米利用联合收获机留茬收获后,农田原始图像中背景目标多(行间秸秆、裸露地表等),且背景目标与玉米根茬颜色接近,难以实现玉米根茬行准确快速分割的问题,该文采用RGB颜色空间,以根茬顶端切口为目标,提出了一种基于遗传算法和阈值滤噪的玉米根茬行图像分割方法。首先,为了降低图像分割难度,选取图像中间位置包含一条完整玉米根茬行的矩形区域作为感兴趣区域(region of interest,ROI);然后,利用经过遗传算法优化得到的灰度化算子对ROI进行灰度化,采用单阈值法分割ROI;最后,通过形态学腐蚀处理去除孤立点、毛刺等误分割情况,同时利用基于连通域面积阈值和偏距阈值的滤噪方法滤除根茬行两侧噪声,实现玉米根茬行的有效分割。为评价该分割方法,利用从农业部河北北部耕地保育农业科学观测实验站采集到的200幅玉米根茬行图像进行试验。结果表明:该方法能够较好的适应晴天光照条件变化,从含有裸露地表、玉米行间秸秆等复杂背景下,准确快速地分割出玉米根茬行,平均相对目标面积误差率为24.68%,处理一幅1280像素×1 024像素的彩色图像平均耗时为0.16 s,具有较好的鲁棒性、实时性和准确性。研究结果验证了基于遗传算法和阈值滤噪方法实现玉米利用联合收获机留茬收获后根茬行图像分割的可行性,并为玉米根茬行直线检测提供良好的基础。     

雾滴沉积特性参数的图像检测算法改进

快速获取施药后雾滴在靶标表面的沉积分布有助于了解农药的田间分布情况,水敏试纸雾滴图像处理算法是检测喷药沉积特性参数常用的方法,但常因光照不均、试纸上沉积的雾滴斑痕粘连而引起雾滴识别误差。为解决这一问题,针对手机拍摄的照片,该文提出了与位置相关的动态阈值法提取雾滴区域,并设计基于圆形度的循环分割算法对粘连雾滴分割。以水代替农药利用背负式喷雾器喷洒,选取8张不同稀疏程度和碰撞角度的试纸作为样本进行试验,以验证上述算法的检测效果。试验结果表明,该方法不受亮度不均影响,覆盖率比固定阈值与分块阈值法分别高12.57%和8.74%,提取到的雾滴区域更加完整,能够提取92.64%以上的雾滴,且粘连分割效果较好,雾滴识别的正确率为97.2%,覆盖密度检测误差为3.31%,能够满足实际生产要求,为下一步开发雾滴检测APP打下基础。     

基于K-means聚类的植物叶片图像叶脉提取

植物的叶片是植物最基本、最主要的生命活动场所。叶脉的提取与分析对叶片和整株植物结构的分析有一定的应用价值。该文提出一种基于K-means聚类(clustering)的叶脉提取算法。该算法首先对叶片图像的HSI彩色空间中的I信息进行K-means聚类处理,根据聚类的结果提取叶片边界,并将叶片图像分为受光均匀和受光不均匀的2类。对于受光均匀的叶片图像在聚类结果中直接提取叶脉,而受光不均匀的叶片图像则需去除部分叶肉后再进行一次K-means聚类提取叶脉。结果表明:该算法能有效地降低叶脉提取的错分率。     

改进二维最大类间方差法及其在黄瓜目标分割中的应用

为了提高图像阈值分割算法的应用广适性和处理实时性,该文在二维最大类间方差分割算法的基础上,研究邻域模板尺寸对最佳阈值的影响,将图像的灰度值、邻域尺寸及邻域均值进行遗传基因编码,利用遗传算法得到阈值最优解的小范围,在此小范围内进行二次遗传算法运算寻求全局最优解。将此基于两级遗传算法的二维最大类间方差分割算法应用于黄瓜计算机视觉识别目标试验中,试验结果表明,在计算类间方差次数上,基于两级遗传算法的二维最大类间方差算法分别为二维最大类间方差耗时的0.18%和一维Otsu算法耗时的46.87%,耗时上也较传统二维最大类间方差算法和一维Otsu算法有很大缩短,分割效果也有了明显改善。同时该算法也为目标识别领域提供了一种新型的实时图像分割方法,具有一定的推广价值。     

星载雷达影像对盐渍地微观离子的响应研究

以库车绿洲为例,探讨了星载雷达影像对表征土壤盐渍化微观离子的响应情况.选取春、秋两季的Radarsat影像数据,野外采集土壤剖面0-10 cm和0-50cm处土样,室内测定其8大粒子含量(Na~+,K~+,Mg~(2+),Ca~(2+),Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~--,CO_3~(2-))以及pH值、电导率、矿化度、含盐量.采用GPS定位技术,记录每一采样点位的经纬度坐标和雷达影像进行匹配,采用灰色关联分析法分析了Radarsat C波段HH极化对微观粒子在春、秋季节0-10 cm和0-50 cm土壤剖面的响应.结果表明,春季雷达影像对pH值响应强烈,对含盐量响应不稳定,对电导率、矿化度响应一般.就阳离子而言,对Ca~(2+)响应最为显著;就阴离子而言,对HCO_3~-响应最为显著.10月份雷达影像对pH值、电导率响应强烈,对含盐量响应不稳定,对矿化度响应一般.就阳离子而言,无明显规律.就阴离子而言Cl~-响应最为显著,SO_4(2-),HCO_3~-无明显规律.     

用于浸油的大豆挤压膨化研究

研究了大豆挤压膨化系统诸参数（模孔孔径、挤压温度、物料含水率、螺杆转速）对大豆粗脂肪、豆粕残油率、蛋白质含量、及其氮可溶解指数、脲酶活性的影响规律和挤压膨化系统最佳参数。结果表明,只要系统参数选择合适,可使膨化后大豆粗脂肪基本不减少,粕残油小于１％,使原设备浸出能力增加１５０％。且膨化前后大豆粗蛋白含量基本不变,氨基酸没有损失,膨化后氮可溶解指数和脲酶活性均略有下降。同时省去目前大豆膨化浸油和传统浸油过程的破碎、软化、轧胚、蒸炒等工序。需增加粉碎、膨化工序。     

影响大蒜精油提取得率的工艺参数研究

研究了大蒜精油提取条件，包括反应温度、反应pH值、反应时间和蒸馏时间对大蒜精油提取得率的影响，初步确定了采用鲜蒜提取风味物质的最适工艺条件。     

基于三分量分解优化模型的农用地SAR影像提取方法

针对中国北方部分农区夏秋两季易受长时间云、雨、雾影响导致区域农用地信息难以实时准确获取的现状,在Freeman极化分解模型基础上,该文提出了一种三分量极化分解优化模型农用地合成孔径雷达(SAR)影像自动提取方法,并开展不同作物覆盖条件下农用地信息提取试验研究。该文首先通过引入体散射分量参数,二次散射分量参数和布拉格散射分量参数,对现有Freeman极化分解模型进行优化,使分解结果更符合农业区域不同地物散射特征;然后,在利用优化三分量极化分解方法提取极化分量基础上,结合模糊C均值聚类,实现农用地信息高精度自动提取。最后,该研究以中国重要黄淮海农业区河北衡水枣强县为试验区,以Radarsat-2影像为试验数据源,在作物全覆盖和作物部分覆盖2种条件下,通过将优化三分量-FCM分类和常用雷达分类方法 H-Alpha-Lambda分类的农用地提取结果与地面验证样方进行对比,完成该研究所提出SAR影像农用地提取方法的精度验证和评价。结果表明,在作物全覆盖条件下,利用优化三分量-FCM分类提取农用地信息的总体精度和Kappa系数分别为96.12%和0.857,较H-Alpha-Lambda分类方法分别提高了8.69个百分点和0.337;在作物部分覆盖条件下,利用优化三分量-FCM分类提取农用地信息的总体精度和Kappa系数分别为97.53%和0.902,较H-Alpha-Lambda分类分别提高了17.37个百分点和0.595。可见,无论在作物全覆盖还是部分覆盖条件下,优化三分量-FCM分类方法提取的农用地精度均优于H-Alpha-Lambda分类方法,证明了该算法提取农用地信息具有一定可行性和适用性,为SAR影像在农业遥感应用中的农用地信息提取提供了新的思路。     

浸油用玉米胚挤压膨化预处理技术的试验研究

该文通过4因素5水平二次正交旋转组合试验，研究了用于浸油的玉米胚挤压膨化预处理过程中的挤压系统参数(套筒温度、模孔孔径、物料含水率、螺杆转速)对考察指标(残油率、剪切强度、密度)的影响规律。得到最佳挤压工艺参数：模孔直径9 mm，物料出口温度93℃，喂入物料含水率13.3%，螺杆转速238 r/min，在此条件下得出残油率最优值为0.40%。和传统工艺相比，浸提时间缩短一半，膨化物的密度与轧坯和预轧样相比分别增加29.3%和13.8%。只要参数选择合适，可使原设备的浸出能力提高60%～120%。     

水酶法提取山核桃油脂工艺研究

为优化水酶法提取山核桃油脂工艺,以山核桃为原料,采用水酶法提取油脂,在单因素试验基础上,采用响应面法研究木瓜蛋白酶用量、酶解时间、pH值、酶解温度和料液比对山核桃油提取率的影响;采用气相色谱-质谱联用技术分析提取油脂的脂肪酸组成,并对比了压榨法、溶剂法和水酶法3种方式对油脂理化性质的影响。结果表明,水酶法提取山核桃油脂工艺的最佳条件为:木瓜蛋白酶量0.17%,酶解时间150 min,pH值6.34,酶解温度54.43℃、料液比1∶5,在此条件下山核桃中油脂提取率为81.32%。采用气相色谱-质谱联用技术对提取油脂的脂肪酸组成进行分析,共测出12种脂肪酸,棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸是4种主要脂肪酸,其中饱和脂肪酸(SFA)占7.61%,单不饱和脂肪酸(MUFA)占69.10%,多不饱和脂肪酸(PUFA)占23.29%。对比3种提油方式发现,水酶法是一种较为理想的油脂提取方法。本研究结果为水酶法提取山核桃油脂生产提供了理论依据。     

泥岩边坡植生技术研究

为建立泥岩人工边坡植生技术体系,本计划於旗山184线公路25km处试区进行第4年观察,结果表明①理想植生斜率;1:1.5及1:2区历经77,78、79、80年台风豪雨均保持稳定植生覆盖良好。②本年度调查分析182线试区结果,坡长5～7m构筑一条截水沟坡面冲蚀最小,坡长愈长,冲蚀愈烈。③泥岩理化性质的改良以施用泥炭土最为明显,泥炭土本身pH值4.7,含腐植酸35%以上,有机质90%以上,施在pH值8.6的泥岩中有显着改良土质,促进植物生长之功能。④在泥岩自然坡方面经植生带铺植进行初期观察,由於成活良好,值得继续深入探讨。本计划针对建立复层植被研究采用两种方法进行试验探讨:①一次植生法（播种法）:裸露坡面经整坡后,混合草本、野花木本种子。建立一年后,地被草花本本植物均发芽成长良好,渐具复层植被雏形。②二次植生法（植苗法）:先播种百喜草、百慕达等草类;当成活率达80%时再种植乔木、灌木及野花,栽植后木本植物的成活率达90%以上,成效良好。复层植被建立后,可使土壤表层获得完密的植物覆盖及保护,土壤中且有深浅不同的植物根系可固结土壤,对提升道路边坡稳定及泥岩植生绿化有更实际的成效。     

5种提取方法对甲鱼油品质的影响

为探究酶解法、淡碱水解法、溶剂法、超声辅助溶剂法及蒸煮法这5种提取方法对甲鱼油品质的作用效果,以甲鱼脂肪为原料,采用气相色谱仪(GC)和顶空固相微萃取-气质联用仪(HS-SPME-GC-MS)对甲鱼油中脂肪酸组成及挥发性成分变化进行测定分析,并结合感官评价及理化指标分析。结果表明,5种提取方法对甲鱼油的感官与理化特性、脂肪酸组成及挥发性成分存在显著性差异(P<0.05),其中,超声辅助溶剂法的甲鱼油提取率最高,达78.51%,该方法提取的甲鱼油酸价(0.97 mg KOH·g^-1)、过氧化值(2.16 m Eq·kg^-1)均优于其他方法,并含有丰富的油酸、EPA和DHA。此外,超声辅助溶剂法的甲鱼油壬醛、己醛、2-壬酮、2-十一酮及1-戊烯-3-醇主体特征风味化合物的相对含量均较低,鱼腥味较淡,色泽透亮。综上表明,超声辅助溶剂法提取的甲鱼油品质优于其他提取方法。本研究可为今后优化甲鱼油提取方法提供理论依据。     

菜籽挤压膨化系统参数对出油率影响的试验研究

该文研究了用于浸油的一种菜籽挤压膨化预处理工艺(油菜籽清理—带壳粉碎—膨化—浸油)的可行性，油菜籽挤压膨化系统参数(模孔孔径、套筒温度、物料含水率、螺杆转速)对各考察指标(粕的残油率、膨化物含油率及榨笼出油率)的影响规律，挤压膨化系统优化参数的范围为模孔孔径8～12 mm、套筒温度105～125℃、物料含水率6.6%、螺杆转速35～55 r/min。研究表明：只要参数选择合适，带壳油菜籽清理、粉碎、挤压膨化、浸出的菜籽浸油预处理工艺是可行的，且残油率较低。该菜籽挤压膨化浸油预处理工艺可供生产参考。