果园作业机器人的自主行间导航系统研究

【目的】挂载多种农机具的果园作业机器人能减少果园劳动力投入、降低水果生产成本并提高果园生产效率,其中自主导航系统是果园作业机器人应用研究的重点和难点。【方法】文章针对果园作业机器人GPS导航过程中定位信号易受树叶遮挡及多路径效应干扰等问题,以果园作业机器人初始位置为原点建立世界坐标系,采用拓展卡尔曼滤波算法对通过三维激光雷达结合RANSAC算法获取的果园行直线进行优化,设计结合差速模型和纯跟踪算法的果园自主行间导航算法,并以该算法为基础开发果园作业机器人自主行间导航系统,驱动果园作业机器人沿树行中心行驶并完成自主调头进入下一行的工作。【结果】(1)根据现代化矮化密植果园的环境,果园自主行间导航算法能根据两侧果树行的三维点云,自主生成稳定的导航位置;(2)果园作业机器人能够沿果园行中心位置匀速行驶,并能够实时根据果园行的变化来修正自身的位姿。当速度在0.4 m/s时候,机器人运动的横向平均偏差为0.1 m,航向平均偏差为1.04°;(3)基于果园行宽相等的条件,果园作业机器人能够在行尾自主调头进入下一行,之后沿行内中心位置继续行驶。【结论】该文果园自主行间导航系统设计合理,算法稳定性高,导航精度高,不受驾驶路况的影响,能够满足现代化矮化密植果园作业的自主行驶需求。     

基于机器视觉的丘陵山区田间道路虚拟中线提取方法

田间道路识别是农业机械在田间道路上自动行驶的基础.针对丘陵山区田间道路复杂多变、无车道线和无明显边界等特点,提出一种基于机器视觉的道路虚拟中线提取算法.首先将道路RGB图像转换到HSI空间,选择与图像彩色信息无关的I分量;然后利用二维Otsu阈值分割法提取道路区域特征,去噪处理后选取目标区域分块求取质心点,对求取的质心点进行基于曲率变化的拟合,得到田间道路的虚拟中线.试验结果表明,在光照、水渍等不利因素影响较小的情况下,该算法拟合确定的道路中线与实际的道路中线相差最大不超过5%,准确性较高,能够有效实现丘陵山区田间道路的识别和虚拟中线的提取.     

基于ROI快速检测与融合特征的马铃薯病害识别

【目的】针对在原始马铃薯病害图像上提取特征时计算量大、病害识别准确率低以及传统病害区域分割算法速度慢等问题,提出了一种新的基于关键特征点的病害感兴趣区域(ROI)快速检测与融合颜色和纹理特征的识别方法。【方法】对马铃薯病害图像作适当预处理后,首先提取ORB特征点,当其特征点数目小于给定阈值时提取SIFT特征点,再对所提特征点的坐标值按水平和垂直方向排序,并通过计算K个近邻点的均值来确定病害区域的坐标并提取ROI。然后融合病害ROI的HSV颜色直方图和UPLBP纹理直方图构成总特征向量。最后采用非线性SVM识别马铃薯病害。【结果】利用该方法对240幅马铃薯叶部、果实和茎部10种混合病害图像进行识别实验,结果表明,每幅病害图像ROI检测平均时间为0.013 s,平均识别正确率达95.83%,最高达100%,平均运行时间为0.083 s。【结论】基于ORB和SIFT关键特征点的病害ROI检测方法原理简单、易实现且实时性好。本文方法可实现对10类马铃薯病害的快速识别且准确率高,为其它农作物病害识别提供了参考价值。     

基于机器视觉的玫瑰花检测与特征提取

种植环境下的玫瑰花分布紧密、互相遮挡,为准确检测并提取玫瑰花的特征,基于机器视觉对玫瑰花的颜色和形状进行识别与处理。首先选取双边滤波对玫瑰花图像去噪,然后采用六角锥体模型颜色空间（hexagonal cone colour model,HSV）提取玫瑰花颜色,创建滚动条函数对六角锥体颜色模型各分量图阈值分割从而确定最佳阈值,最后运用形态学运算、面积阈值、孔洞查询填补等方法提取玫瑰花轮廓,并提出玫瑰花内切圆形状拟合算法,将拟合内切圆的圆心和半径作为玫瑰花图像特征。结果表明,玫瑰花颜色阈值能够有效去除玫瑰花枝叶、泥土等图像,形状拟合算法能有效提取玫瑰花的形状特征,并擦除玫瑰花苞。运用该算法单朵玫瑰花识别率为98.17%,3朵及以下重叠玫瑰花的识别率为92.67%,4朵及以上重叠玫瑰花的识别率为74.07%,被枝叶遮挡的玫瑰花识别率为83.03%,该套机器算法在复杂的种植环境中能有效识别并提取玫瑰花的特征值,结果可为玫瑰花采摘机器人研究提供重要技术支撑。     

基于机器视觉的成熟柑橘自动识别研究

针对自然生长状态下成熟柑橘图像的识别问题,采用2R-G-B色差分量,通过Ostu自适应阈值算法进行图像分割,用面积阈值的方法消除噪声来获取成熟柑橘图像的目标区域,然后利用最小二乘拟合方法拟合出目标区域的质心及半径等特征参数。结果显示,识别正确率在90%以上。     

基于掩模及亮度校正算法的脐橙表面缺陷分割

【目的】 本研究旨在有效解决果皮有缺陷的水果图像在去除背景时部分缺陷被误分割为背景,以及水果表面缺陷难以有效分割提取的问题。【方法】 以I分量图来构建掩模模板,根据其灰度直方图信息,通过双峰法选择单一阈值（T=75）分以纽荷尔脐橙为研究对象,提出基于HSI颜色空间模型法去除背景割背景并填充孔洞得到掩模模板I_mask,然后掩模模板I_mask与I分量图通过点乘运算得到去除背景的I分量图;提出基于多尺度高斯函数图像亮度校正算法对去除背景后的I分量图像进行亮度校正,通过构建多尺度高斯函数滤波器,将去除背景后的I分量图与构建的多尺度高斯函数进行卷积运算即得到去除背景后的I分量图像表面光照分量图,最后将去除背景后的I分量图与得到的光照分量图进行点除运算即得到去除背景后的I分量图像亮度校正图;然后采用单一全局阈值法对脐橙表面缺陷进行提取。【结果】 基于HSI颜色空间模型法去除背景,可在有效去除背景的同时完好保留脐橙的表面信息,有利于后续操作;基于多尺度高斯函数的图像亮度校正算法分别对6种常见脐橙缺陷进行图像亮度校正后采用单阈值法提取缺陷,使不同灰度等级的脐橙表面缺陷一次性分割成功,其中分割率最高为100%,最低为88.5%,整体达92.7%。通过试验分析后发现造成部分误分割或漏分割的原因主要在于部分缺陷果缺陷处颜色较轻,与正常区域灰度差较小,从而造成漏分割;还有部分缺陷果由于缺陷面积小,在图像形态学处理过程被误认为是噪声而被去除;同时发现正常果的误判率也达到了10.8%,经分析发现误判的正常果表皮组织区域的褶皱位于图像的边缘区域,从而被误认为是边缘区域的缺陷,导致误判。【结论】 基于HSI颜色空间模型法去除背景及基于多尺度高斯函数的图像亮度不均校正算法对纽荷尔脐橙图像背景分割和去除背景后的I分量图像表面亮度校正均取得了较好的效果,能有效识别脐橙缺陷区域,为脐橙精确分级提供了技术支持,也为其他果品表面缺陷快速检测提供了一种新思路。     

水稻插秧机视觉导航基准线识别研究

针对水稻插秧机视觉导航的基准线提取问题,探索采用基于垂直投影法为基础的识别算法识别水稻稻田图像导航基准线。首先人工读取稻田图像中秧苗、水、秸秆残茬、泡沫和泥的R、G、B像素值,绘制RGB、HSI、I1I2I3颜色空间的各颜色分量灰度直方图,分析差异,选取正交彩色空间的I3颜色分量灰度值分割图像;用最大类间方差法求取分割阈值,成功地把秧苗和背景分割开得到二值图像;在分割后的二值图像上添加掩膜,去除图像上部左、右角断垄秧苗图像,提高基准线识别精度;采用垂直投影法提取定位点,经过分析判断后用稳健回归法拟合成直线,该直线作为水稻插秧机自主行走的导航基准线。将20幅稻田图像采用该算法提取基准线,并与人工提取的基准线进行比较。结果表明:单幅图像最小平均误差率为0.78%,20幅图像均误差率为2.33%,说明该方法具有一定的可行性,能够为水稻插秧机自主行走提供导航信息。     

无遮挡重叠柑橘目标分割与重建

自然环境下重叠果实的精准识别是智能采摘面临的难题之一。本研究针对无遮挡重叠柑橘,提出了一种基于凹区域简化和距离分析的果实分割与重建方法。该方法提取、分割果实轮廓凹区域,对其进行多边形简化,利用角点检测提取多边形顶点,通过分析各顶点到轮廓凸壳曲线的距离确定轮廓分割点,采用最小二乘圆拟合方法对分割后的轮廓进行重建。结果表明,基于凹区域简化和距离分析的无遮挡重叠柑橘重建轮廓的平均误差为3.12%,不重合度为4.55%,时间为0.291 s,优于RANSAC算法和Hough变换算法,能够满足自然环境下无遮挡重叠果实的智能识别需求。     

基于ISS-LCG组合特征点的油菜分枝点云配准方法

【目的】针对传统点云配准方法准确率低、速度慢等问题,以油菜Brassica napus L.分枝点云为研究对象,提出基于ISS-LCG组合特征点的配准方法。【方法】以成熟期油菜角果分枝点云为对象,去除背景噪声后,得到清晰完整的油菜分枝点云;然后通过内部形状描述子(Intrinsic shape signature,ISS)提取油菜分枝点云的特征点,再使用线性同余法(Linear congruential generator,LCG)伪随机选取油菜点云的部分点构成关键点,将特征点和关键点进行融合,构成ISS-LCG组合特征点;通过三维形状上下文特征(3D shape context,3DSC)对组合特征点进行特征描述,最后采用RANSAC+ICP两步点云配准法进行点云配准。【结果】基于ISS-LCG组合特征点的点云配准算法以30°为间隔对点云进行两两配准时,配准效果最佳,配准误差约0.066 mm,配准精度比未采用组合特征点的配准方法提升了50%～70%;配准时间均小于48 s,平均配准时间为8.706 s。【结论】该方法在可控环境内可以实现成熟期油菜植株高精度、高效率的自动配准。     

基于K-means聚类与果萼形状的‘海沃德’猕猴桃膨大果检测方法

【目的】根据‘海沃德’猕猴桃膨大果和未经膨大剂处理的猕猴桃正常果在果萼形状上的差异,建立一种基于K-means聚类算法的猕猴桃膨大果的图像识别方法。【方法】利用K-means聚类算法对猕猴桃的RGB图像进行聚类,以初步分割出猕猴桃果萼;对RGB图像进行灰度化,并采用最大类间方差法对灰度图像进行阈值分割,基于阈值分割后的二值图像提取猕猴桃的边缘区域;基于K-means聚类分割的结果与猕猴桃边缘区域的二值图像提取果萼的聚类,再利用数学形态学处理精确提取出猕猴桃的果萼。求取果萼区域最小外接矩形的长宽比,并根据长宽比进行猕猴桃正常果与膨大果的判断与识别。【结果】对提取的猕猴桃果萼特征的统计分析表明,当猕猴桃果萼区域最小外接矩形的长宽比值大于1.6时为膨大果,否则为正常果,利用该算法对‘海沃德’猕猴桃膨大果的总体正确识别率为91.5%。【结论】基于K-means聚类分割算法和果萼形状上的差异所提出的猕猴桃膨大果无损、便捷检测方法,为猕猴桃膨大果的工业化在线检测及基于手机平台的猕猴桃膨大果识别软件的开发提供了新思路。     

浅谈饲料中有效能的测定技术

饲料中有效能是供动物生长发育的基础.不同动物所用的有效能体系不同,目前大多数动物采用消化能、代谢能体系,但随着研究的发展与深入,发现最能反映饲料有效能的是净能体系.无论哪种体系,采用合理的测定技术准确测定饲料中的有效能值显得尤其重要,通过对饲料有效能值的准确测定可以实现动物所需能量的精确供给,减少养殖成本,使经济效益最大化.文章综述了几种有效能评价体系的测定技术.     

山茱萸多糖提取工艺优化及马钱苷含量测定

采用L（934）正交设计试验,对山茱萸浸提液中山茱萸多糖的酶水解法提取工艺进行了优化研究,并对浸提液的中有效成分马钱苷含量进行了HPLC法分析。结果表明,山茱萸多糖浸提的最佳工艺为：液料比1∶5,浸提时间4 h,浸提温度80℃,果胶酶添加量0.55 g/L。用HPLC法测定出的山茱萸浸提液中马钱苷平均含量为0.512 ...     

生态旅游潜在客源市场特征的调查研究--以湖南永州金洞森林旅游开发为例

为探明客源市场生态旅游消费的潜在特征,采用问卷调查的形式,就长沙市居民对湖南金洞生态旅游开发的意向等问题进行抽样调查．结果显示,生态旅游符合人们“回归自然”的旅游新时尚,有着极大的开发空间,指出生态旅游的开发要注重环境保护和可持续发展．开发的产品要以休闲度假类的大众产品为主,开发生态旅游都市客源市场还要多种渠道并用,尤其是要注重媒体的宣传．     

探究板栗的科学贮藏方法

板栗属壳斗科栗属(Castanea mollisima Blume),其种子属于顽拗型种子,不耐贮藏。基于近年来板栗贮藏保鲜技术研究成果,从合理采收、贮前处理、贮藏方法等方面进行论述。     

切花菊耐热性鉴定方法研究

以8个切花菊品种为材料,通过对离体叶片进行50℃高温胁迫后,采用电导法、电阻抗图谱法测定电导率、电阻,并对大田栽培植株进行田间高温胁迫试验,比较品种间的耐热性。结果表明:电导法测得的50℃直接相对电导率、修正相对电导率和电阻抗图谱法测得的胞外电阻在品种间有明显差异,但与田间高温胁迫法测定的热害指数不完全一致。电导法和电阻抗图谱法都可以作为测定切花菊耐热性的方法,但需要结合田间耐热性观察。     

《河北农业大学学报》创刊年代考

清光绪二十八年(1902)河北农业大学前身—直隶农务学堂诞生,经几易其名,于1958年更名为河北农业大学至今。清光绪三十一年(1905)直隶高等农业学堂时期创办了《北直农话报》,清光绪三十四年(1908)更名为《直隶农务官报》,中华民国七年(1918)改出《农学月刊》,中华民国十七年(1928)易名为《河大农刊》,中华民国二十三年(1934)更名为《河北通俗农刊》,中华民国二十四年(1935)易名为《河北农林学刊》,1948年更名为《河北农学院研究专刊》,1959年更名为《河北农业大学学报》至今。《河北农业大学学报》前身诸刊都与现时的《河北农业大学学报》有着一脉相承的历史渊源,各刊之间联系紧密,连续性、继承性强。因此,《河北农业大学学报》的创刊时间应追溯至1905年创办的《北直农话报》。     

啤特果多糖提取工艺的研究

［目的］寻找开发啤特果产业的新途径,提高其附加值。［方法］采用水提醇沉法提取啤特果中的多糖,通过单因素试验和正交试验,以多糖的提取率为评价指标,对影响啤特果多糖提取工艺的因素进行研究。［结果］确定了提取啤特果多糖的最佳工艺参数为温度95℃,料液比1∶2,乙醇浓度67%。在该工艺条件下,啤特果多糖的得率为1.05%。［结论］该研究为开发利用啤特果提供理论依据。     

GEF7基因过表达拟南芥植株幼苗表型分析

利用已构建的过表达拟南芥(Arabidopsis)GEF7基因植株,在光照培养箱中进行培养,并与野生型植株进行对比分析,对GEF7基因过表达植株的幼苗表型进行了观察分析。结果表明,GEF7基因过表达植株幼苗的根长比野生型对照明显增加;其子叶形态、数目和幼苗形态等方面均有异常表型,表明GEF7基因的功能与根的发育有关,并参与调控植物的发育过程。     

水牛梭形住肉孢子虫包囊抗原的纯化技术

应用萄聚糖凝胶柱层析对水牛梭形住肉孢子虫包囊包溶性抗原进行了纯化。结果表明：纯化水牛梭形住肉孢子虫包囊抗原的最适条件为：选用萄聚糖凝胶Ｇ—１００柱层析系统；洗脱液为０３ＭＰＢＳ（ｐＨ７２），床体积为１０ｃｍ×１６５ｃｍ，上样体积为５００ＨＬ；流速为１２ｍＬ／ｈ。纯化抗原可使琼脂凝胶双扩散试验的阳性检出率提高３０％。     

姬松茸碳源利用规律的研究

试验采用麦秸培养基,系统研究了姬松茸在生长期间对碳源的利用规律。结果表明,姬松茸降解的有机物质绝大部分被菌体的呼吸过程消耗掉,绝对生物学效率较低;在菌丝生长阶段,木质素的降解速率大于纤维素和半纤维素,这对纤维素和半纤维素的降解十分有利;非木质纤维素组分在菌丝生长阶段被主要利用,而木质纤维素则是子实体生长阶段的主要碳源。且就整个栽培过程而言,姬松茸生长发育所需要的79.86%的碳源来自木质纤维素。