基于数字图像处理技术的测树仪算法研究

针对支持新型测树仪立木非接触式胸径及树高测量的算法需要,从应用角度出发,基于摄像头和CMOS获取的立木树干数字图像结合数字图像处理技术,对预处理后的数字图像通过Roberts边缘检测算子进行边缘特征检测以及Hough变换对特征影像进行树干边缘直线提取,实现立木树干影像中树干像素宽度的自动获取;并依据激光测距传感器、倾角传感器等获取的距离、倾角参数,实现非接触条件下立木直径测量点离根颈高度测定、直径自动解算及树高测量。结果表明,以内蒙古旺业甸林场为试验区进行试验验证,胸径测量的平均绝对误差为-0.4cm,平均相对误差为-1.23%,相对误差标准偏差为0.049;在不同测量距离条件下的胸径测量平均相对误差基本在-1.00%~1.00%,不同坡度、坡向条件下胸径测量的平均相对误差6%。树高测量的平均绝对误差为0.493m,平均相对误差为4.82%,相对误差的标准偏差为0.072。     

地沟油燃烧热的测定

[目的]探索基于氧弹法测定液态样品的方法,并以此测定地沟油的燃烧热.[方法]将点火电热丝弯曲成U型或绕成螺旋状,浸没入盛有地沟油样品的坩埚中,充氧测定.[结果]测得的地沟油燃烧热值与已报道的油类物质燃烧热较接近.[结论]测定出的地沟油燃烧热数据可为地沟油的燃料化研究提供数据参考.     

垂直管气液两相流中压力降Orkiszewski预测模型的改进

与垂直管中气液两相流压力降的实验数据比较,Orkiszewski模型预测的压力降,其平均相对误差达到63.62%,最大相对误差达98.07%。针对Orkiszewski模型预测相对误差偏大的问题,首先介绍了实验数据的获取过程,然后结合实验数据,指出Orkiszewski模型对环雾流流型的预测误差较小,对段塞流流型和过渡流流型的预测误差偏大。对Orkiszewski模型的参数进行了敏感性分析,结果表明液体分布系数模型中的阈值是敏感性最强的参数。同时通过分析Orkiszewski模型的组成结构,指出段塞流流型中的液体分布系数计算公式复杂。为此,提出了一种新的液体分布系数阈值模型,得到了一种改进的Orkiszewski模型。实验数据的计算结果表明了改进模型的优越性,改进模型的预测平均相对误差降低到34.98%。针对油相连续且总流速达到3.048m/s的段塞流流型数据,改进模型的平均相对误差可以从原模型的76.17%降低为17.21%。     

甘薯叶片叶面积简便测定方法的研究

基于实测的叶面积与叶长和叶宽数据,对甘薯叶面积简便测定方法进行了研究。结果表明：公式法的测量平均相对误差7.2%,显著高于叶面积仪测定法的平均相对误差2.8%,但其准确程度亦能够满足甘薯叶面积测定的精度要求,且具有操作简便、成本低廉和实用性强的优点。     

水稻叶片几何参数无损测量方法研究

【目的】提出实现自然生长状态下的水稻叶片几何形态参数视觉无损测量,为实时监控水稻的生长状况提供准确的数据,也为农学研究者提供新的技术手段。【方法】类似曲线长度细线测量方法,在叶脉上通过手势交互绘制确定一组控制点,插值生成过控制点的3次B样条曲线,调整控制点使得B样条曲线逼近叶脉方式实现水稻叶片长度测量。在叶片最大叶宽处绘制1次B样条曲线实现水稻叶片最大叶宽测量。采用基于4个方向模板运算的距离变换算法对茎叶夹角图像进行骨架信息提取,并利用Hough变换对提取的骨架信息进行直线检测实现茎叶夹角计算。应用BP神经网络、支持向量机回归和随机森林回归算法对样本数据进行训练,以水稻叶片长度、叶片最大宽度作为输入变量对水稻叶面积进行估测。【结果】B样条曲线逼近方式计算的水稻叶长的平均绝对误差和平均相对误差分别为0.523 3 cm和2.33%,叶宽的平均绝对误差和平均相对误差分别为0.055 2 cm和6.66%。Hough变换计算的茎叶夹角平均绝对误差和平均相对误差分别为1.27°和2.46%;通过对金优458和中早35两个不同品种结果对比,相较于其他模型,发现BP神经网络模型对叶面积估测结果的均方根误差、平均绝对误差和平均相对误差分均为最低,其中JY458品种的均方根误差、平均绝对误差及平均相对误差分别为1.189 2 cm2、1.061 cm2和4.95%,ZZ35品种的均方根误差、平均绝对误差及平均相对误差分别为1.143 1 cm2、0.959 5 cm2和4.85%。【结论】从图像采集到测量操作过程都不与被测叶片器官进行接触,真正意义上实现了对水稻叶片几何形态参数的无损测量,且操作便捷,测量精度高,误差小,完全能够满足农学研究的需求,为其他植物器官的几何形态参数无损测量提供了一种新的普适方法。     

基于小麦穗部小穗图像分割的籽粒计数方法

[目的]小麦穗部小穗数及籽粒数能够直接反映小麦产量,也是小麦穗表型研究中2个非常重要的参数。[方法]为了快速测量这2个参数,针对小麦穗部正视图像,提出了一种基于图像处理技术的小麦小穗抛物线分割方法,并实现了小穗数及籽粒数的同步识别计数。首先采用图像预处理算法获得麦穗二值图像,然后将二值图像沿穗轴方向的像素按行求和,根据行像素求和曲线图中波峰波谷确定所需要的小穗3个位置点,由小穗3个位置点在二值图像上确定三点拟合抛物线,最后运用抛物线位置分割出各小穗,同时通过阈值法确定各小穗面积值与其籽粒数之间的关系。[结果]使用3个品种小麦穗图像对小穗数及籽粒数识别方法进行验证,结果表明:采用该方法 3个品种小麦穗部小穗数识别的平均零误差率为68.16%,平均绝对误差为0.46,平均相对误差为2.99%,对比已有文献识别小穗数方法,识别精度显著提高;3个品种小麦穗部籽粒数识别的平均绝对误差为2.11,平均相对误差为5.62%;3个品种单株麦穗平均测量时间为7.99 s。[结论]运用本方法可以快速高精度地对小麦穗部小穗数及籽粒数进行自动计数。     

发动机活塞静态上止点位置精度的影响因素及其两次等高测量法

前言精确确定活塞静态上止点,对理论研究、使用维修都具有重要意义。它是发动机配气相和供油、点火提前角的基准,它们的数值是否精确,因而直接影响发动机的工作性能。例如,上止点位置误差0.2°曲轴转角,气缸平均指示压力的相对误差可达1～2%。而且在诸如示功图热力分析计算等内燃机理论研究方面的定量精度上也至关重要。影响活塞上止点位置精度的因素很多,造成现行测量活塞上止点的方法在精度上难以得     

应用离子选择电极直接测定离子浓度的迭代运算法

基于Debye-Hückel极限公式提出一种利用电极直接测定已知电解质构成的溶液中的离子浓度的迭代运算方法,并分别运用钙离子电极和钠离子电极进行了实验.结果表明,利用电极的活度测定结果,经迭代运算而得到的浓度与离子真实浓度能够很好地吻合.该研究中,在很宽的浓度范围内,用钠离子电极测定Na+浓度所得结果的相对误差平均为5.6%,用钙离子电极测定Ca2+浓度所得结果的的相对误差平均为3.8%.迭代运算本身是严格成立的,误差来源于电极对活度的测量.运用电极直接测定离子浓度的迭代运算法不但克服了传统方法中的各种弊端,而且结果中的误差也更低,是一种非常理想的方法.并且,通过对离子计的内部输入迭代运算程序,就可以实现离子计对离子浓度的直接测定.在离子吸附与解吸等领域的研究中,由于其电解质构成已知,所以本法的应用将独具优势.     

波棱瓜叶面积数学图像测定方法的研究

为了探索波棱瓜叶面积更实用的测定方法,试验对叶面积仪测定方法和数字图像测定方法进行了比较,通过两种方法的测定结果之间关系和精度评价分析结果表明:与相比,数字图像法的测量精度(平均相对误差2.1%)显著低于叶面积仪测定法(平均相对误差6.2%),而且前者还具有操作简便、成本低廉和实用性强的优点,其准确程度完全能够满足波棱瓜叶面积测定的精度要求,数字图像法有望成为今后测定波棱瓜叶面积的主要方法之一。     

松脂中松节油含量测定改进

采用碱中和法测定松脂中松节油含量并对其进行改进。考察2种碱及蒸馏回流时间对测定结果的影响,用气相色谱法分析松脂油成分,对蒸馏的松节油进行比较验证。结果表明,以5%氢氧化钠溶液代替80%甘油溶液作为松节油含量测定的反应物,回流3～4h,测定结果与标准LY/T1355—2010方法差值小于1%,相对误差小于1.90%。本实验方法操作简单,易于清洗,能满足测定要求。