基于纹理和梯度特征的苹果伤痕与果梗/花萼在线识别

为了解决苹果果梗/花萼与伤痕在线识别的问题,利用自行设计的机器视觉检测系统在线采集苹果图像,通过自动分割合成算法将3个不同运动状态下的图像进行合成,使得合成后图像可以包含苹果的整个表面。再利用感兴趣区域提取算法提取出苹果合成图像中的果梗/花萼和伤痕部分。通过分析早期伤痕、中期伤痕和后期伤痕的纹理特征和边缘梯度特征,得出纹理特征适用于早中期伤痕与果梗/花萼的检测,而由于后期伤痕的褐变严重且多已出现凹陷,其纹理特征与果梗/花萼相似,故通过提取后期伤痕和果梗/花萼的边缘梯度特征值用于两者的区分。从SVM的建模结果来看,对于早中期伤痕,模型的总体判别正确率为97%,而后期伤痕的总体判别正确率为96%,并利用所得到的模型设计了用于果梗/花萼与伤痕区分的总体算法。最终通过80个带有不同种类伤痕的样本验证总体算法的正确率为95%,验证试验结果表明该算法可实现对果梗/花萼与伤痕的在线识别。     

基于计算机视觉的蚕蛹性别识别应用研究

蚕蛹雌雄鉴别的准确率直接关系到育种的质量,雌雄蚕蛹分选是制造优质蚕种的重要环节。目前,蚕种场都是用人工进行鉴蛹,劳动强度大,生产效率低。为此,依据雌雄蚕蛹蛹体特征的不同,研制了一套基于计算机视觉的蚕蛹雌雄自动识别系统;利用MATLAB软件,对获取的蚕蛹图像进行预处理后,根据雌雄蚕蛹图像的形体特征和尾部纹理特征,利用BP神经网络进行分类识别,识别率达到95%以上,符合育种要求。     

小麦病害图像识别处理及形状特征提取研究

以小麦条锈病为例,研究小麦病害部位的图像获取、处理和特征提取。通过图像灰度映射和反映射变换、非线性直方图均衡处理等方法进行病害图像噪声去除和图像优化;采用迭代阀值分割和微分边缘检测提取小麦病斑部位的形状特征,为农业作物病害诊断信息特征数据库的建立提供基础数据。     

基于亮度校正和AdaBoost的苹果缺陷在线识别

提出了一种基于亮度校正和AdaBoost的苹果缺陷与果梗-花萼在线识别方法。以富士苹果为研究对象,首先在线采集苹果的RGB图像和NIR图像,并分割NIR图像获得苹果二值掩模;其次利用亮度校正算法对R分量图像进行亮度校正,并分割校正图像获得缺陷候选区(果梗、花萼和缺陷);然后以每个候选区域为掩模,随机提取其内部7个像素的信息分别代表所在候选区的特征,将7组特征送入AdaBoost分类器进行分类、投票,并以最终投票结果确定候选区的类别。实验结果表明,该算法检测速度为3个/s,满足分选设备的实时性要求,且总体正确识别率达95.7%。     

基于纹理和颜色特征的甜瓜缺陷识别

为了提高硬皮甜瓜缺陷分类的正确率,提取基于纹理和颜色的综合特征,采用支持向量机分类器构造了甜瓜缺陷的自动检测系统。对甜瓜图像可疑区进行了纹理分析,提取灰度共生矩阵的4个特征参数,经过比较实验得出,对比度和角二阶矩2个参数对甜瓜瓜蒂、花萼、擦伤和霉变有明显的可区分性。在可疑区域上提取了由R、G、B分量及其算术运算组成的12种颜色特征,通过实验筛选出4种具有较好区分性的颜色特征。实验结果表明,由这些优选出的纹理与颜色特征组成的综合特征及支持向量机分类器对甜瓜缺陷的识别正确率达到92.2%。     

基于计算机视觉的水稻杂株识别

针对水稻的杂株识别,设计了一种基于计算机视觉的水稻杂株识别系统。系统主要由图像获取系统、特征提取系统和模式识别方法系统组成,可利用颜色特征识别图像中的杂株,并对图像进行阈值分割获取二值图像,提取形状特征和纹理特征,通过DS融合理论程序实现水稻杂株的识别。试验结果表明:系统可以准确识别水稻杂株类型,准确率达到了92%以上,能够满足农业人员对水稻杂株识别系统的要求。     

基于高光谱和集成学习的库尔勒香梨黑斑病潜育期诊断

黑斑病是危害库尔勒香梨的真菌病害之一。若在黑斑病症状显证之前实现早期诊断,对于防止病害蔓延、减少经济损失具有重要的意义。结合高光谱成像技术和Stacking集成学习算法,构建了香梨黑斑病早期快速诊断模型。获取了健康、潜育期、轻度发病和重度发病的黑斑病库尔勒香梨的高光谱图像,提取感兴趣区域内的平均光谱,经标准正态变量变换、一阶导数、二阶导数及组合预处理后,利用主成分分析进行数据降维。然后,以K最近邻法（KNN）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）和随机森林（RF）算法为基学习器,以LS-SVM为元学习器,构建了黑斑病病害程度的Stacking集成学习预测模型。结果表明,随着病害程度加深,光谱反射率整体呈下降趋势,且存在显著性差异,为分类模型的建立提供了理论依据。所建模型对健康和不同病害程度黑斑病库尔勒香梨的总体判别准确率为98.28%,对潜育期香梨的判别准确率为100%。与利用单一分类器建模结果相比,总体判别准确率和潜育期香梨判别准确率分别上升5.18、23.08个百分点。结果证明,Stacking集成学习具有较强的特征学习能力,将其与高光谱成像技术结合,能实现库尔勒香梨黑斑病潜育期的识别。该结果为库尔勒香梨黑斑病的早期快速诊断和发病过程的实时监测提供了一种新的方法。     

基于高光谱和集成学习的库尔勒香梨黑斑病潜育期诊断

黑斑病是危害库尔勒香梨的真菌病害之一。若在黑斑病症状显证之前实现早期诊断,对于防止病害蔓延、减少经济损失具有重要的意义。结合高光谱成像技术和Stacking集成学习算法,构建了香梨黑斑病早期快速诊断模型。获取了健康、潜育期、轻度发病和重度发病的黑斑病库尔勒香梨的高光谱图像,提取感兴趣区域内的平均光谱,经标准正态变量变换、一阶导数、二阶导数及组合预处理后,利用主成分分析进行数据降维。然后,以K最近邻法(KNN)、最小二乘支持向量机(LS-SVM)和随机森林(RF)算法为基学习器,以LS-SVM为元学习器,构建了黑斑病病害程度的Stacking集成学习预测模型。结果表明,随着病害程度加深,光谱反射率整体呈下降趋势,且存在显著性差异,为分类模型的建立提供了理论依据。所建模型对健康和不同病害程度黑斑病库尔勒香梨的总体判别准确率为98.28%,对潜育期香梨的判别准确率为100%。与利用单一分类器建模结果相比,总体判别准确率和潜育期香梨判别准确率分别上升5.18、23.08个百分点。结果证明,Stacking集成学习具有较强的特征学习能力,将其与高光谱成像技术结合,能实现库尔勒香梨黑斑病潜育期的识...     

基于加权支持向量数据描述的遥感图像病害松树识别

利用安装在无人机平台上的双光谱相机所获取的可见光和近红外遥感图像,采用改进的加权支持向量数据描述多分类算法,实现病害松树识别.首先根据不同内容信息图像的特点,提取双光谱相机所获取的可见光图像和近红外图像各颜色分量作为相应像素点的颜色特征,再通过提取加窗图像块的灰度共生矩阵得到中心像素点的纹理特征,然后利用权重系数为每类样本分别作加权支持向量数据描述,实现松树状态的多输出分类识别,其中权重系数是通过建立关于训练样本中心距离的权重函数所确定.与传统的人工、航空和卫星遥感识别方法不同,利用无人机平台和双光谱相机获取遥感图像,具有可操作性强、费用低廉等优势.试验结果表明,相比传统的支持向量机和支持向量数据描述算法,改进的加权支持向量数据描述多分类算法更能准确地进行病害松树识别.     

基于多特征融合的遥感图像河流提取

遥感影像中地物复杂多样,为得到较高精度的河流区域信息,弥补单一特征河流提取适用性受限的局限,提出一种融合纹理、光谱和形状特征的河流区域提取方法。首先选取图像红外通道作为输入,根据纹理特征计算灰度共生矩阵,并选取灰度共生矩阵统计量中的角二阶矩图作为处理对象;接着根据光谱特征对角二阶矩图进行最大类间方差（OTSU）计算获取二值图像;然后进行连通域标记,根据几何特征构建特定滤波器以滤除非河流噪声,最后生成精度较高的河流流域图。处理的河流遥感影像中包括了林地、城市、山地、耕地等不同类型的区域,通过与经典算法的对比验证,提取结果显示该方法能够提高河流流域提取的精确度和完整度。     

香梨自动称量分级系统

为提高香梨商品价值,将香梨分级是一种常用的做法。该文提出一种基于香梨称量指标的香梨分级设备,利用压敏传感器和AD转换器构成称量模块,由气动摆杆组成执行模块,实现香梨的分级。并且利用圆锥滚子的翻转能力和高速运动能力作为分级线的托盘,满足了高速分级的效果,同时可以为基于图像的香梨外部品质识别做好平台基础。试验验证分级线称量准确度在0.4 g以内,平均误差值在0.4%,精度符合要求。分级执行机构在电机运转＞15 Hz时,分级准确度接近100%,满足实际生产要求。      

库尔勒香梨覆膜滴灌效应研究

在滴灌方式下,通过覆盖地膜的栽培方式研究了库尔勒香梨生长特性以及果实品质和产量。结果表明,地膜滴灌（MD）显著提高了香梨根际区土壤水分含量,0～60cm土层土壤含水率显著高于未覆盖滴灌（ND）和漫灌（CK）,该土层土壤含水率与叶片含水率之间的相关性显著高于60～100cm土层。土壤含水率的增加促进了叶片含水率和叶绿素含...     

调亏灌溉和灌溉方式对香梨树吸收根系重分布的影响

于2009—2010年开展了田间试验,研究了调亏灌溉对成龄库尔勒香梨树吸收根系重分布的影响。灌溉方式为地表滴灌与漫灌,滴灌试验包括轻度与重度水分胁迫处理(在新梢及果实生长缓慢期分别按蒸发量的60%与40%灌溉,在其他生育期按蒸发量的80%灌溉),对照处理为充分灌溉,在整个生育期按蒸发量的80%灌溉。每年4—8月份,漫灌每月灌溉1次,灌水定额为300 mm。所有处理在2009年之前均为漫灌。研究结果表明,成龄库尔勒香梨树的吸收根系主要分布于地表以下20~60 cm。梨树需要2 a时间调整吸收根系的分布以适应灌溉方式由漫灌转为滴灌。土壤水分胁迫减小了梨树吸收根系的根长,抑制了梨树的营养生长,其后恢复充分灌溉可促进根系的生长。梨树新梢及果实生长缓慢期的土壤水分胁迫对根系生长的抑制效果超过了对新梢生长的抑制;但吸收根系的生长与果实产量之间并无显著的相关性。     

香梨幼林园在不同灌溉条件下生长的动态变化相关分析

在香梨3年生幼林园内,进行了常规沟植、渠道内外二侧种植的土壤贮水量和树木新梢生长量、叶片生长状况变化的测定。结果表明,渠外行的土壤贮水量和生长状况均好于沟植和渠内行。揭示了影响树木生长的不同灌溉条件的土壤水分状况和过程。提出了生产中要提倡渠外行栽种香梨,保持沟植香梨,放弃渠内行栽植香梨的生产模式理论依据。     

库尔勒香梨几何物理参数和采摘挤压因素研究

对库尔勒香梨的几何物理参数和采摘挤压因素进行分析,可以为香梨采摘机器人的机械手设计提供理论依据.统计分析160个成熟期库尔勒香梨的几何物理参数,采用单因素加卸载试验研究机械手采摘过程中抓握挤压因素对力学指标的影响.物理参数研究结果表明:香梨果实平均质量为122.34 g,纵径大于横径,纵横比均值约为1.22,与硅胶材料...     

滴灌湿润比对成龄库尔勒香梨树根系分布的影响

在充分灌溉条件下采用3种滴灌湿润比(20%、40%、60%).以漫灌为对照.研究库尔勒成龄香梨吸水根(根直径≤1 mm)在0～70 cm土层内分布的变化,探讨滴灌湿润比对根系分布的影响.结果表明,漫灌成龄库尔勒香梨树吸水根水平方向上在距树体1～2 m内从树行由内向外呈递增趋势;垂直方向上根系随深度呈递增趋势.滴灌对成龄...     

梨动力学特性有限元分析

应用有限元方法分析了梨的动力学特性,提出一种新的接近实体的图像处理建模方法,建立了非对称非球形梨的几何模型,为计算梨自由振动时的固有频率和振型,分析其几何形状、材料特性和动态行为之间的相关性,为果品物理特性的进一步试验与理论研究提供依据。     

Apple Stem and Calyx Identification with Machine Vision

This paper presents an image analysis technique for the identification of apple stems and calyxes. As apple stem and calyx areas appear as dark patches in images, the analysis is focused on the dark patches of fruit surfaces. The patches are first segmented out by a flooding algorithm. To distinguish stem and calyx areas from patch-like blemishes, the three-dimensional shape of an apple geometric surface is used, which is obtained by using a structured light technique. For each patch, the characteristic features are extracted from both the image under normal diffused light and the image with structured light. With these features, back-propagation neural networks are used to classify each patch as stem/calyx or patch-like blemish, to identify stems and calyxes. The proposed technique was tested with sample apples and an average identification accuracy of 95% was achieved.     

亏缺灌溉对成龄库尔勒香梨产量与根系生长的影响

研究了亏缺灌溉对成龄库尔勒香梨树营养生长、果实生长与吸收根系分布的影响。香梨的生育中期,设计了4种土壤水分亏缺(灌前土壤水势下限):轻度胁迫(-100 kPa)、中度胁迫(-200 kPa)、重度胁迫(-300 kPa)和对照(-50 kPa)。灌溉系统为地表滴灌。试验结果表明,亏缺灌溉显著地减少了夏季剪枝量,提高了果实产量。充分灌溉条件下,香梨树根长密度从树行由内向外呈递减趋势,滴灌促进了湿润体内的吸收根系的发育;距树行0.5 m,根长密度随着深度的增加而减少;距树行1 m至1.5 m,根长密度随着深度的增加而增加;距树行2 m的非灌溉区,根长密度在垂直方向上变化不显著。为适应滴灌湿润体内水分胁迫,香梨树在湿润体内及非灌溉区的吸收根系的分布均发生了显著的调整。适度水分胁迫下的根长密度增加对香梨产量有促进作用。     

俄罗斯沙棘与中国沙棘杂交子代雌株遗传变异分析

本文对3个俄罗斯良种沙棘为母本和中国沙棘优良类型为父本的杂种1代雌株群体的遗传变异特性的分析表明,发生了显著的表型变异;从杂种优势显著的个体中选择出6株优良单株,多数表型超越双亲,果实产量高,营养品质好。