免耕覆盖地秸秆行茬导航路径的图像检测

提出了秸秆行茬视觉导航方法,引导农机具在根茬行间作业以防止堵塞,并对玉米直立根茬导航路径的检测方法进行了研究.选取了图像的彩度信息作为研究对象,通过多种自动阈值选取方法的对比试验和分析,采用迭代法对根茬图像与土壤背景进行了有效分割,并采用2次腐蚀处理去除噪声,通过膨胀处理填充目标区域孔洞;使用了过已知点的Hough变换检测出玉米直立根茬行间及行茬直线.田间试验表明,该方法能够有效地提取出秸秆行茬导航路径,计算时间不超过0.1 s.     

免耕覆盖地秸秆行茬导航路径的图像检

提出了秸秆行茬视觉导航方法,引导农机具在根茬行间作业以防止堵塞,并对玉米直立根茬导航路径的检测方法进行了研究。选取了图像的彩度信息作为研究对象,通过多种自动阈值选取方法的对比试验和分析,采用迭代法对根茬图像与土壤背景进行了有效分割,并采用2次腐蚀处理去除噪声,通过膨胀处理填充目标区域孔洞;使用了过已知点的Hough变换检测出玉米直立根茬行间及行茬直线。田间试验表明,该方法能够有效地提取出秸秆行茬导航路径,计算时间不超过     

基于高光谱成像的玉米收获后根茬行分割方法

在华北一年两熟区,利用联合收获机留茬收获玉米后,玉米根茬行与行间秸秆及裸露地表颜色相近,采用传统的图像检测方法对其进行分割比较困难。针对该问题,采集了利用联合收获机留茬收获玉米后的根茬行高光谱图像,以根茬顶端切口为目标,提出了一种玉米根茬行高光谱图像的分割方法。首先,对黑白校正后的全波段图像进行主成分分析,根据主成分图像权重系数优选出3个特征波长,分别为1260、1658、2131nm;然后,对3个特征波长处的图像再次进行主成分分析,并对所得到的PC2图像进行单阈值分割;最后,通过中值滤波、形态学开运算、根茬行区域外噪声滤除对分割结果进行优化。为验证该分割方法的效果,利用采集的50幅玉米根茬行高光谱图像进行试验,并选取分割准确率、召回率和F1值对分割结果进行定量评价。结果表明：该分割方法下的玉米根茬行图像分割效果较好,分割准确率、召回率和F1值分别为91.85%、90.49%和91.16%。研究结果表明基于高光谱成像技术可对玉米根茬行进行分割。     

基于颜色因子逻辑与运算的田间红葡萄果穗识别

图像分割是实现田间葡萄机器识别的关键部分,针对田间复杂的环境下传统图像分割法分割葡萄果穗图像准确度低的问题,课题组根据采摘葡萄果穗目标与背景在颜色特征上的差异性,对田间待采摘葡萄果穗的图像分割方法进行了研究.将数字图像的基本运算和逻辑运算进行结合,实现了图像分割的操作.课题组选取了与人类视觉相近的RGB颜色空间,并提取...     

基于小波分解的纹理分割的农机化应用研究

农业机械自动导航是农业自动化的重要标志之一,其中图像分割技术已成为农业机械导航的重要环节.为此,根据已收割和未收割的农作物图像具有不同纹理特征的性质,采用小波分解方法,对农作物图像的自动分割进行了大量实验研究,并且与纹理分割常用的Laws能量特征法进行了实验效果和运行效率对比.理论分析和实验结果均表明:基于小波分解的纹理分割方法,完全适用于农业机械导航中的农作物图像自动分割.     

基于机器视觉的自主插秧机导航信息的提取研究

针对基于机器视觉的插秧机的自主导航,提出了一种利用秧苗行分割线作为基准线提取导航参数的算法.根据秧苗在田间环境的特征,用EXG因子分割图像,将按列累加的灰度值所形成的曲线图,设定水平分割线找到秧苗区域,确定各苗区的起始列点和终止列点,找到定位点,拟合分割线.根据秧苗行分布呈平行线状的特点,利用分割线在图像平面上形成的灭点和成像的斜率来计算插秧机的位移偏差和角度偏差,为视觉导航提供必要的参数.实验结果表明该方法具有一定的可行性,能够用于插秧机器人的导航研究.     

基于多阈值图像分割算法的秸秆覆盖率检测

针对目前秸秆覆盖率人工检测费时费力、准确率低、信息难以存储的问题,提出了一种基于图像分割的秸秆覆盖率检测方法。考虑到传统图像分割方法精度不高,且多阈值分割时计算量过大,将灰狼算法中的搜索机制与差分进化算法相融合,提出一种基于图像多阈值的自动分割方法（DE-GWO）,用于田间秸秆覆盖率检测。首先,对现场采集的秸秆覆盖图像进行预处理,采用自适应Tsallis熵作为目标函数,评估图像分割效率;其次,根据图像的复杂程度选取分割阈值的数量,利用DE-GWO算法对其进行多阈值图像分割;然后,分别按照灰度级别计算分割后图像比例;最后,根据拍摄高度、fov视角等参数,将图像中秸秆覆盖率与实际地理面积进行转换。实验结果表明,本文算法田间秸秆覆盖率与实际测量误差在8%以内,且相比于改进粒子群算法（PSO）和灰狼算法（GWO）,DE-GWO算法精确度更高,平均耗时为人工测量的1/1500。开发了一套依据DE-GWO算法的秸秆覆盖率检测软件系统,为后续监控系统的实时检测提供了算法基础和软件支持。     

基于达芬奇平台的联合收获机视觉导航系统路径识别

针对联合收获机视觉导航对实时性及鲁棒性要求,采用了基于达芬奇平台的路径识别算法实现方案.在分析小麦收获视频图像纹理度量的基础上,提出了基于改进平滑度纹理特征的视觉导航路径识别算法.该算法利用水平方向上图像平滑度纹理特征,把原亮度图像转换成水平方向平滑度图像,然后采用自适应阈值分割图像的边界点,最后通过Hough变换确定视觉导航的路径.为验证该算法在达芬奇平台的运行效果,对联合收获机田间收获小麦进行导航实验.结果表明:算法运行实时性高,识别路径平均速度可达28.6帧/s;算法鲁棒性好,对多种环境下的路径识别有较好的适应性;算法运行稳定可靠,持续运行时间无限制.     

基于改进卷积神经网络算法的路径导航研究

农业机械自主导航技术一直是现代农业发展的关键技术,而已有的机器视觉导航中普遍存在鲁棒性不强、适应性弱等缺点.针对上述问题,提出基于卷积神经网络的田间路径导航算法.根据主流语义分割模型FCNVGG16得到改进分割网络FCNVGG14,用于田间作物行分割任务的预处理,再通过非监督点聚类法进行特征点分类,最后采用改进后的Ho...     

自然光照下基于粒子群算法的农业机械导航路径识别

针对农业机械视觉导航线提取易受光照变化影响及常规导航线识别算法实时性低、抗干扰能力差等问题,对自然光照条件下基于机器视觉的农业机械导航路径识别技术进行了研究。首先,在YCr Cb颜色模型的基础上构建与光照无关的Cg分量,选择2Cg-Cr-Cb特征因子对图像进行灰度化处理,以降低光照变化对图像分割的影响;然后,采用改进K-means聚类方法进行图像分割,将绿色作物信息从土壤背景中分离出来,并通过形态学滤波方法滤除二值图像中存在的杂草干扰信息;最后,根据图像中作物行的特点建立作物行直线方程约束模型,利用粒子群算法对作物行直线进行寻优求解,进而得到导航线。实验结果表明,不同光照条件下对2Cg-Cr-Cb灰度图像进行图像分割,可以清晰完整地将作物从土壤背景中分离出来,分割图像受光照变化影响较小并且不会引入背景噪声;基于粒子群算法的导航线检测方法可以快速准确地提取出导航路径,对于不同农田作物和作物不同生长阶段具有较高的适应性,相比于常规导航线识别算法具有实时性高、鲁棒性好等优点。     

灭茬深松旋耕起垄机的研究

在原有灭茬旋耕机的基础上,增加深松功能,设计一种新型的灭茬深松旋耕起垄机。介绍该机的整体结构和工作原理,阐述机具主要部件的设计方案。该机一次进地可完成灭茬、深松、旋耕、起垄、镇压等联合作业,能够有效打破犁底层,改善作物生长的土壤条件,具有一定的推广价值。     

旋耕碎茬工作机理研究和通用刀辊的设计

根据旋耕、碎茬作业不同的工作机理和农艺要求,探讨了各参数之间的关系,运用最优化组合和螺旋线排列原理,设计了旋耕 碎茬刀的多头螺旋线排列及在同一刀盘上的配置,在此基础上设计了旋耕碎茬通用机的变速机构和通用刀辊。其特点是在同一刀辊的刀盘上,可分别安装旋耕刀和碎茬刀,变速箱的变速机械可适合旋耕、碎茬的不同转速要求。     

能源林收获机无损割台设计及试验

能源林作为可再生资源越来越受到重视,与之配套的收获机研究也成为热点。该文设计了一种无损能源林收割割台,采用整体焊接式机架、前倾8°双圆环锯盘、最低点限位等结构。与中农机4MG 275型棉花秸秆收获机主机挂接进行各项性能试验,试验结果表明,在锯盘切割线速度一定的情况下,漏割率、破茬率和留茬高度均与行走速度呈正相关趋势,破茬率与其他机型相比降低1%-1.5%。      

基于机器视觉的林间导航路径生成算法

提出了一种基于机器视觉的、适用于林间行走机器人导航的路径生成算法,即采用扫描图像获得视野两边的树干底部与地面的交界点,计算得到交点中心的一系列离散点簇,通过最小二乘法拟合该中点生成导航直线的算法.Matlab仿真结果表明:该算法可有效地处理多种林间复杂环境,符合人眼视觉所识别的导航线,在图像批量处理时具有较高的可靠性和稳定性.     

1GZML-350/5型深松式联合整地机技术经济性能分析

1GZML-350/5是在现有联合整地机基础之上,于旋耕变速箱前方放置一伞齿变速箱及在旋耕和灭茬刀轴之间增加深松部件而研制出的一种新型耕整地机具。这种机具的优点体现在可以将机车的输出动力合理分为两个部分,以减小变速箱齿轮的冲击力和磨损强度,进而大大提高机具的整体使用寿命。同时,可以实现对垄台、垄沟同时深松,达到抗旱保墒的功效。该机具与大功率拖拉机配套使用,可一次完成灭茬、深松、旋耕、起垄、镇压等多项作业,且地面基本达到待播状态。     

2MB-2/4型夏花生灭茬覆膜播种联合作业机的研究

目前,中国夏花生播种存在作业效率低、劳动强度大及生产成本高等突出问题[1]。为解决此类问题,研制了一种2MB-2/4型夏花生灭茬覆膜播种联合作业机。该机主要由旋耕装置、起垄装置、驱动装置、施肥装置、播种装置、镇压装置、喷洒装置及覆膜装置等组成,可一次完成花生种植的灭茬、起垄、施肥、播种、镇压、喷药及覆膜等作业,可减少人工投入。田间试验表明:该机作业性能良好,根茬粉碎率77.3%,碎土质量74.5%,垄间合格率89.1%,垄高合格率93.4%,双粒率95.04%,穴距偏差率6.8%,种子覆土深度合格率89.2%,均符合花生播种机行业标准DG/T 007-2006《播种机推广鉴定大纲》要求,满足实际生产需要。     

一种玉米地残膜捡拾机的设计与试验

针对现有滚筒式/杆齿式残膜捡拾机存在卸膜困难、膜土分离困难、捡拾效率低及玉米根茬容易造成捡膜齿破坏等难题,设计了一种新型的玉米地破茬残膜捡拾机,由深松机构、破茬机构、仿地形起膜机构、捡拾机构、卸齿机构及切膜机构等部件组成。对关键零部件载荷进行了计算和应力分析,结构优化后加工制造样机。田间试验结果表明:该机可完成深松土壤、破茬、起膜、捡拾、卸齿及切膜工序,在随机挑选的农田中,玉米根茬破茬率在80%左右,捡拾率达到90%以上,工作效率为0. 5hm2/h。     

分体式小麦免耕播种机的设计

针对我国北方一年两熟地区夏玉米秸秆覆盖地,秸秆覆盖量比较大,免耕播种冬小麦容易发生堵塞等问题,设计开发了分体式小麦免耕播种机.该机采用条带旋耕与单圆盘播种镇压单体联合防堵机构.该机一次完成施肥、秸秆粉碎、碎土镇压、开沟播种、镇压等作业.该播种机主要由施肥旋耕系统、连杆连接系统和播种系统组成.田间试验结果表明:在夏玉米秸秆覆盖下小麦免耕播种,对土壤扰动量在25%～30%左右,作业质量符合农艺要求;机具结构设计合理,为中国北方一年两熟地区夏玉米秸秆覆盖地表直播小麦提供了技术支持.     

根茬粉碎还田机除茬刀滚功耗模型的建立

通过对除茬刀结构参数的分析,设计了９组除茬刀。采用正交试验及对试验数据的分析,得到了除茬刀最佳结构参数,用部分正交回归试验,建立了单除茬刀滚功耗模型,为根茬粉碎还田机的设计提供了理论依据。