基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法

针对视觉导航系统在果园环境中面临的图像背景复杂、干扰因素多等问题,提出了一种基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法。使用Labelme对采集图像中的道路信息进行标注,制作果园数据集;基于U-Net语义分割算法在数据增强的基础上对全卷积神经网络进行训练,得到道路分割模型;根据生成的道路分割掩码进行导航信息提取,生成路径拟合中点;基于样条曲线拟合原理对拟合中点进行多段三次B样条曲线拟合,完成导航路径的识别;最后进行了实验验证。结果表明,临界阈值为0.4时,语义分割模型在弱光、普通光以及强光照条件下的分割交并比分别为89.52%、86.45%、86.16%,能够平稳实现果园道路像素级分割;边缘信息提取与路径识别方法可适应不同视角下的道路掩码形状,得到较为平顺的导航路径;在不同光照和视角条件下,平均像素误差为9.5像素,平均距离误差为0.044 m,已知所在果园道路宽度约为3.1 m,平均距离误差占比为1.4%;果园履带底盘正常行驶速度一般在0～1.4 m/s之间,单幅图像平均处理时间为0.154 s。在当前果园环境和硬件配置下,本研究可为视觉导航任务提供有效参考。     

基于R2U-Net和空洞卷积的羊后腿分割目标肌肉区识别

针对前处理工序造成的羊肉智能精细分割目标肌肉区图像识别准确度低的问题,以羊后腿自动去骨分割工序为研究对象,提出一种基于R2U-Net和紧凑空洞卷积的羊后腿分割目标肌肉区识别方法。对传统的U-Net语义分割网络进行改进,以U-Net为骨架网络,采用残差循环卷积块替换原始U-Net的特征编码模块和解码模块中的卷积块以避免U-Net的梯度消失,在特征编码模块和特征解码模块之间增加一个紧凑的四分支空洞卷积模块对语义特征进行多尺度编码,实现缝匠肌图像分割模型的构建。一方面,针对缝匠肌这一核心目标肌肉区,采集羊后腿图像构建数据集训练与测试本文模型,以验证该方法的准确性与实时性;另一方面,通过旋量法标定夹爪坐标系、相机点云坐标系、机器人坐标系的齐次变换矩阵以计算分割路径,并采用主动柔顺的力/位混合控制方法操纵分割机器人进行目标切削运动,验证基于本文方法得到的目标图像开展目标肌肉分割的可行性。相关试验结果表明：当交并比为0.8588时,本文方法平均精确度为0.9820,优于R2U-Net的(0.8324,0.9775);单样本检测时间平均为82ms,说明本文方法可快速、准确分割出缝匠肌图像,满足机器人自主分割系统的实时性要求,优于U-Net、R2U-Net、AttU-Net算法。最后,在本文方法得到的缝匠肌图像基础上开展机器人实机分割试验,机器人对5条羊后腿的平均切削时间为7.9s,平均偏移距离为4.36mm,最大偏移距离不大于5.9mm,满足羊后腿去骨分割的精度要求。     

基于最小二乘法的温室番茄垄间视觉导航路径检测

针对温室非结构作业环境和复杂背景下作业机器人路径识别检测问题开展研究。在HSI颜色空间分析番茄垄间道路图像在各分量的分布特性,提出了基于机器视觉的垄间加热管敏感区域提取方法,依据I分量直方图采用最大类间方差法进行图像自适应阈值分割,对分割后二值图像利用目标区域的边缘提取算法获得导航离散点簇。根据最小二乘法原理对导航离散点簇拟合得到2条加热管边缘线,在此基础上给出中心导航基准线检测算法,并针对光照不均和作物遮挡对导航路径检测进行了实验。实验表明,与Hough变换算法相比,该算法简单快速,对光照不均具有良好的鲁棒性,能够准确提取目标敏感区域的边缘信息,对不同遮盖率番茄垄间导航路径提取正确率达91.67%。     

基于深度学习和高斯过程回归的玉米冠下视觉导航路径提取方法

面对田间作业过程中大型机器机动性差及复杂场景下导航路径拟合精度差的问题,提出一种基于深度学习和高斯过程回归的玉米冠层下导航路径提取方法。首先,基于四足机器人采集玉米冠下作物行图像,对Mask R-CNN实例分割方法进行改进,在特征融合网络引入简化路径增强特征金字塔网络(Simple path aggregation network, Simple-PAN),通过增加自底向上的路径增强模块和特征融合操作模块,提高图像上下文特征的融合能力。其次,以模型识别的冠下作物行目标为基础构建两侧区域分界线,计算可通行区域两侧下垂叶片的分布情况,优化基于加权平均的导航路径算法。对高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)算法进行改进,添加DotProduct线性核对曲线拟合进行优化,优化GPR方法的直线拟合效果。最后,在验证集上进行导航路径识别,计算不同方法拟合导航路径的平均偏差。试验结果表明,该算法能够适应玉米田中叶片遮挡根茎的情况,优化的Mask R-CNN模型具备更高的冠下目标分割精度,基于改进GPR算法拟合的导航线平均偏差为0.7像素,处理一帧分辨率为1280像素×720像素的图像平均耗时为227ms,该算法能提供在玉米冠层下具备一定避障能力的导航路径,满足导航实时性和准确性的要求。结果可为田间智能农业装备的导航算法研究提供技术与理论支撑。     

基于相机与激光雷达融合的温室机器人行间导航方法

针对温室颠簸不平、枝叶遮挡道路的复杂环境,开展基于相机与激光雷达数据融合的机器人行间导航方法研究。首先,利用改进的U-Net模型实现图像道路区域的准确快速分割;其次,通过融合图像分割结果进行地面点云预分割,减少地面起伏造成的点云倾斜;然后,采用改进的KMeans算法实现作物行点云快速聚类,并将聚类中心作为作物行主干区域点,降低枝叶遮挡对作物行中线提取的影响;最后,采用RANSAC算法拟合两侧作物行方程并计算出导航线。通过实验评估导航线精度,在测试集中94%以上数据帧可以准确实现提取导航线,平均角度误差不高于1.45°,满足温室机器人沿作物行自主导航行驶要求。     

基于激光雷达的果园行间车辆自动导航控制

针对果园自主导航过程中车辆偏航、植株缺失等问题,设计了一款基于激光雷达的果园行间履带式车辆自动导航控制系统,并模拟标准化果园环境进行试验以验证系统性能。首先,采用二维激光雷达(Light Detection and Ranging, LiDAR)获取树干点云数据,对点云数据进行坐标变换;其次,通过识别树干边界起始点进行树干定位;再次,提出两步树行分割法将树行分割为左右两行,利用最小二乘法分别对两侧定位点进行直线拟合,将树行中心线作为导航路径;最后,将电机期望转速作为比例微分(Proportion Differentiation, PD)控制器的输入,使车辆沿树行中心线自动行驶。树行分割试验表明：当感兴趣区域内植株无缺失、单株缺失、双株缺失且无航向偏差、无横向偏移时,树行分割正确率均为100%;双株缺失存在横向偏差和航向偏差、三株缺失不存在横向偏差和航向偏差时,树行分割准确率为96.4%;三株缺失存在横向偏差或航向偏差时,树行分割准确率92.9%。电机控制试验表明：电机调速系统具有快速响应的优点,且稳定性良好。导航控制试验表明：当车辆以0.8m/s速度行驶且存在0.5m的初始横向偏移时,...     

基于Mask R-CNN的单株柑橘树冠识别与分割

针对在复杂果园背景中难以识别分割单株果树树冠的问题,研究了基于Mask R-CNN 神经网络模型实现单株柑橘树冠识别与分割的方法。通过相机获取柑橘园图像数据,利用Mask R-CNN神经网络实现单株柑橘树冠的识别与分割,根据测试集的预测结果评估模型的性能和可适应性,并分析模型的影响因素。结果表明：参与建模的果园单株树冠识别分割准确率为97%,识别时间为0.26s,基本上可满足果园精准作业过程中的树冠识别要求;未参与建模果园的单株树冠识别分割准确率为89%,说明模型对不同品种、不同环境的果园具有一定的适应性;与SegNet模型相比,本文模型准确率、精确率和召回率均约高5个百分点,说明在非目标树冠较多的复杂果园图像中具有较好的识别分割效果。本研究可为对靶喷药、病虫害防护、长势识别与预估等果园精准作业提供重要依据。     

基于深度学习的烟草垄行分割模型

基于图像金字塔的分割算法存在分割边界不明显、区域较窄的人工结构图象分割不足、不能确定具体类别的问题,若图像中包含着其他的背景信息,此种算法就不能很好地进行分割。基于卷积神经网络搭建烟草垄行的语义分割,可更好地区分背景,此垄行语义分割的卷积神经网络模型使用了宽度卷积来压缩各卷积层的可训练参数,类间平衡技术训练,并使用PReLU激活函数为宽度卷积提供非线性输出。此模型相对于Segnet模型处理测试集图像平均每幅耗时降低46.9%,像素准确率提高28.6%。     

温室环境视觉导航路径的识别

为实现视觉导航的精确性和鲁棒性,研究了温室复杂环境机器人视觉导航路径的识别方法。以温室内西红柿苗垄为研究对象,在地膜、光线和阴影等复杂环境对植物识别的影响下,用Lab色彩空间将绿色植物从背景中分离出来;用基于权重因子的阈值分割算法代替常用的阈值分割算法;用改进的Hough变换的导航线提取方法处理有杂草干扰的作物垄。试验证明,该方法对复杂温室环境下作物垄导航线的提取有较好的适应性,而且算法简单,能够满足实时性的要求。     

基于区域语义和边缘信息融合的作物苗期植株分割模型

为在自然环境下准确分割作物苗期植株,实现苗期植株定位及其表型自动化测量,本文提出一种融合目标区域语义和边缘信息的作物苗期植株分割网络模型。以U-Net网络构建主干网络,基于侧边深度监督机制,引导主干网络在提取特征时能感知植株边缘信息;利用空间空洞特征金字塔构建特征融合模块,融合主干网络和边缘感知模块提取的特征,融合后的特征图具有足够的细节信息和更强的语义信息;联合边缘感知的损失与特征融合的损失,构建联合损失函数,用于整体网络优化。实验结果表明,本文模型对不同数据集的作物植株的语义分割像素准确率高达0.962,平均交并比达到0.932;与U-Net、SegNet、PSPNet、DeepLabV3模型相比,本文模型在不同数据集上平均交并比最高提升0.07,对自然环境下作物苗期植株具有良好的分割效果和泛化能力,可为植株定位、对靶喷药、长势识别等应用提供重要依据。     

Overland water and salt flows in a set of rice paddies

Cultivation of paddy rice in semiarid areas of the world faces problems related to water scarcity. This paper aims at characterizing water use in a set of paddies located in the central Ebro basin of Spain using experimentation and computer simulation. A commercial field with six interconnected paddies, with a total area of 5.31 ha, was instrumented to measure discharge and water quality at the inflow and at the runoff outlet. The soil was classified as a Typic Calcixerept, and was characterized by a mild salinity (2.5 dS m⁻¹) and an infiltration rate of 5.8 mm day⁻¹. The evolution of flow depth at all paddies was recorded. Data from the 2002 rice-growing season was elaborated using a mass balance approach to estimate the infiltration rate and the evolution of discharge between paddies. Seasonal crop evapotranspiration, estimated with the surface renewal method, was 731 mm (5.1 mm day⁻¹), very similar to that of other summer cereals grown in the area, like corn. The irrigation input was 1874 mm, deep percolation was 830 mm and surface runoff was 372 mm. Irrigation efficiency was estimated as 41%. The quality of surface runoff water was slightly degraded due to evapoconcentration and to the contact with the soil. During the period 2001–2003, the electrical conductivity of surface runoff water was 54% higher than that of irrigation water. However, the runoff water was suitable for irrigation. A mechanistic mass balance model of inter-paddy water flow permitted to conclude that improvements in irrigation efficiency cannot be easily obtained in the experimental conditions. Since deep percolation losses more than double surface runoff losses, a reduction in irrigation discharge would not have much room for efficiency improvement. Simulations also showed that rice irrigation performance was not negatively affected by the fluctuating inflow hydrograph. These hydrographs are typical of turnouts located at the tail end of tertiary irrigation ditches. In fact, these are the sites where rice has been historically cultivated in the study area, since local soils are often saline-sodic and can only grow paddy rice taking advantage of the low salinity of the irrigation water. The low infiltration rate characteristic of these saline-sodic soils (an experimental value of 3.2 mm day⁻¹ was obtained) combined with a reduced irrigation discharge resulted in a simulated irrigation efficiency of 60%. Paddy rice irrigation efficiency can attain reasonable values in the local saline-sodic soils, where the infiltration rate is clearly smaller than the average daily rice evapotranspiration.     

瓦房店市水果生产标准化发展研究

瓦房店市是我国重要的水果生产基地,在国内水果生产领域占有重要地位。随着水果市场化的不断深入,如何满足和适应国内外市场需求成为瓦房店市水果生产的关键问题。从瓦房店市水果生产实际出发,阐述了实施水果生产标准化的必要性,提出了发展水果生产标准化的具体措施。     

金谷子耐旱TG118引种试种及推广应用

对引进的谷子新品种金谷子耐旱TG118进行品种比较试验和多点试种。结果表明：该品种抗旱、耐瘠、适应性强,稳产、高产、抗病抗风抗倒伏强,品质优良,粮草兼用,种植简单,省工易管;一般产量在6000kg/hm2以上,比当地主栽品种增产20%以上。最高产量达9450kg/hm2,适于在辽西北地区推广应用。     

对《种子法》存在问题的探讨

《种子法》是我国种植业第一部法律。自实施以来,为依法加强种子管理提供了有力的法律支撑,促进我国种子产业发生翻天覆地的变化。但随着依法管理工作的深入和种子产业的快速发展,《种子法》及配套规章的一些问题逐步显现出来。对《种子法》及配套规章存在的问题进行深入分析,对需要进一步补充的章节以及需要调整的内容进行深入探讨,以求更加完善和明确。     

Review of the Egyptian experience in implementing land drainage projects

About 30 years have passed since the Government of Egypt embarked on implementing a series of large scale drainage projects. At present, about 3.8 million acres have been provided with drainage systems on the basis of systematic pre-drainage investigations and designs. The target is to provide drains in approximately 6.4 million acres in the Nile Valley and Delta.The implementation of the subsurface drainage system is carried out by the public sector and private contractors under direct supervision of governmental regional departments. The implementation process depends on many factors related to the drainage material, machinery, manpower, site requirements, farmers and organizations involved. Problems and constraints are sometimes challenging, however, the annual rate of implementation has gradually increased to 170,000 acre/year.This paper discusses the different aspects involved in the implementation process of drainage systems. The development in materials, machinery and construction technologies will be reviewed. Institutional and management factors are going to be also considered.     

和谐社会理论建设的几点哲学思考

在新世纪,面对机遇和挑战,党的十六大把“社会更加和谐”作为全面建设更高水平的小康社会的一个重要目标。中国人素有社会和谐的理想;西方人自古也向往社会和谐;借鉴东西方两种和谐社会思想的经验、教训,构建社会主义和谐社会理论。     

A European irrigation map for spatially distributed agricultural modelling

We present a pan-European irrigation map based on regional European statistics, a European land use map and a global irrigation map. The map provides spatial information on the distribution of irrigated areas per crop type which allows determining irrigated areas at the level of spatial modelling units. The map is a requirement for a European scale assessment of the impacts of irrigated agriculture on water resources based on spatially distributed modelling of crop growth and water balance. The irrigation map was compiled in a two step procedure. First, irrigated areas were distributed to potentially irrigated crops at a regional level (European statistical regions NUTS3), combining Farm Structure Survey (FSS) data on irrigated area, crop-specific irrigated area for crops whenever available, and total crop area. Second, crop-specific irrigated area was distributed within each statistical region based on the crop distribution given in our land use map. A global map of irrigated areas with a 5′ resolution was used to further constrain the distribution within each NUTS3 based on the density of irrigated areas. The constrained distribution of irrigated areas as taken from statistics to a high resolution dataset enables us to estimate irrigated areas for various spatial entities, including administrative, natural and artificial units, providing a reasonable input scenario for large-scale distributed modelling applications. The dataset bridges a gap between global datasets and detailed regional data on the distribution of irrigated areas and provides information for various assessments and modelling applications.     

粉质仪和拉伸仪在面粉生产中的应用

在介绍粉质仪和拉伸仪结构和原理的基础上,探讨了粉质曲线中吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度和评价值等指标与面粉品质的关系,以及如何根据拉伸曲线中面团最大拉伸阻力、延伸度和拉伸曲线面积等指标来评价面团品质,并结合生产实际,概述了粉质仪和拉伸仪在面粉生产中的作用。     

农村信息化服务的现状及建设措施

分析当前我国农村信息化服务的现状,提出加强农村信息化服务的新举措。     

车辆ABS控制算法的研究及探讨

对现代汽车的ABS控制算法作了一些简单的介绍,同时指出了它们的一些缺陷,相应地提出了几种对ABS的其它控制方法并加以探讨,其中着重论述了ABS门限值控制算法中参考车速的确定方法和基于附着系数的控制算法。