基于深度图像的蔬果形状特征提取

针对蔬果二维投影图像含形状信息量少而影响蔬果分级精度的问题,提出一种基于深度图像的蔬果形状特征描述方法,以番茄形状特征提取为例,对该方法进行了探讨.首先利用彩色图像信息将番茄从背景中分割出;其次通过三维机器视觉测量设备获取番茄的点云数据,并对待检测番茄的点云数据深度进行归一化处理;然后通过关联被分割出的番茄区域信息与深度信息得到了番茄的深度图,并对该深度图进行极坐标采样.通过在笛卡尔直角坐标下对采样结果进行傅里叶变换,获得了基于深度图像的通用傅里叶形状描述子,该描述子不仅能有效地描述番茄在深度和横向上的形状特征,同时还具有平移、旋转和缩放的不变性.将基于深度图的通用傅里叶描述子和基于一般二维投影图像的通用傅里叶描述子先后用于番茄的分级实验中,结果表明前者平均分级精度达到92％,精度高于后者.     

基于GPU的生态环境遥感评价模型并行化研究

通过基于GPU的生态环境遥感评价模型并行化研究,在深入分析CPU+GPU异构通用计算平台数据传输瓶颈的基础上,设计了数据分片、异步传输的GPU图像处理框架。在此基础上,将碳固定量、草地退化指数和生态环境指数3个计算模型基于CUDA进行并行化实现,并通过实验验证了该技术方法的有效性,随着数据规模的变大,碳固定量计算模型的加速比达到了8.04倍,草地退化指数计算模型的加速比达到了12.21倍,生态环境指数计算模型的加速比达到了7.45倍。     

基于机器视觉的苹果识别和形状特征提取

提出了利用色差R-G和色差比(R-G)/(G-B)相结合的苹果识别方法.在顺光、逆光等不同情况下对拍摄的苹果图像进行了识别,并对识别后的图像进行消除噪声、区域填充等预处理,获得苹果的轮廓图像.针对轮廓图像,采用遗传算法进行形状特征提取.采取多次运行遗传算法,并依次转换目标轮廓点为背景点的方法,处理果实图像邻接、重叠问题.实验结果表明:苹果识别方法在一定程度上消除了阴影、逆光、土壤等影响,识别率达97%.基于遗传算法的形状特征提取方法,可对邻接、重叠图像进行有效分割,快速、准确地实现苹果图像圆心坐标和半径的提取.     

基于CUDA的并行K-means聚类图像分割算法优化

为提高K-means聚类算法的运算速度,基于CUDA架构提出一种分块、并行的K-means算法,并采用"合并访问"、"多级规约求和"、"负载均衡"和"指令优化"等策略优化并行算法。实验结果表明,并行K-means算法的分割效果与串行K-means算法相同,但运行速度得到了极大的提高,加速比最高达到560,很好地解决了农业工程实际中由于分割算法带来的瓶颈问题,能够极大地提高农业劳动生产率。     

基于并行粒子群算法的跨流域调水优化模型研究

根据跨流域调水工程供水需求和经济成本关系,构建了以减小供水成本为目标的供水优化调度模型,并借鉴了并行遗传算法的模式,设计了粗粒度并行粒子群算法,更加高效地求解此类高维、多约束、非线性问题。通过在多核计算机的实例运算,证明了并行算法相比一般算法具有计算速度快、精度高的优点,并行算法是求解跨流域调水优化问题的有效方法。     

基于SQP算法的形状误差统一评定

根据形状误差定义及数学规划理论,建立了形状误差包容评定的统一的非线性规划模型,指出了这模型实质上是多目标优化的问题。再将该优化问题转化成单目标优化问题,并对该问题提出了用逐次二次规划的解法（SQP法）。由于模型是凸的,在求解中SQP法又能保留非线性的信息,因此评定过程对初始参数的要求低,且稳定、可靠、效率高。几个算例的验证结果均符合凸规划全局最优判别准则。     

基于小波变换的农田图像光照不变特征提取算法

提出了基于小波变换的农田图像光照不变特征的提取算法。采用Retinex光照模型,对原始农田图像进行剪裁和归一化等预处理,选用Haar小波基多级分解预处理后的图像,从而得到图像的高低频成分;通过阈值法更新小波分解后的高频系数,重构获得多尺度反射模型,以提取光照不变特征;进行了光照不变特征提取和农作物航线获取试验。结果表明,该算法提取的特征图受自然光照的影响很小,且能够极大程度保留场景中的物体特征。同时,农作物航线提取在不同光照条件下均具有较高精度,航线误差在±2°以内,能够满足农机导航的精度要求。在NVIDIA的Jetson TX2硬件平台上,该算法总耗时在300 ms以内,相机前视距离可达20 m,满足农机正常作业的实时性要求。     

混流泵叶片形状的优化

在三维粘性流场分析和性能预测的基础上，建立了以效率为目标函数，以叶片的包角、出口角等参数为约束条件的混流泵叶片形状优化模型，应用数学规划的方法寻求满足一定流量和扬程要求的最佳叶片形状     

基于嵌入式的农业无人机航点规划算法研究

农业无人机在作业中易受到风速、雨雪、大雾、空气密度、温度、雷达和障碍物等外来因素的影响,针对以上复杂环境,利用嵌入式技术,研究了农业无人机航点规划算法,建立了农业无人机航迹规划数学模型,实现了农业无人机的航迹规划。试验结果表明:针对不同情形的障碍威胁环境,农业无人机都能规划出一条合理的规避威胁的航迹,并且移动路径长度和拐点都最优,验证了无人机航点规划算法的可靠性和可行性。     

基于拓扑优化和形状优化方法的主轴承盖结构设计

提出基于拓扑优化和形状优化的主轴承盖结构设计方法.在拓扑优化建模中,提出基于RAMP插值函数的ICM拓扑优化方法.在形状优化建模中,提出基于近似一差分敏度分析方法的形状优化方法.拓扑优化和形状优化模型以结构响应量为约束,体积最小化为目标,保证不同层次优化模型的承接性.针对某内燃机主轴承盖进行优化设计,优化结构分析结果表明,优化后的主轴承盖在满足结构刚度和强度条件下实现了结构体积最小化.证明提出的方法在主轴承盖结构设计中可行且有效.     

基于鲸鱼优化算法的水资源优化配置研究

水资源短缺,水资源利用不合理是我国当前面临的严峻问题,基于水资源的现状问题,合理优化配置水资源显得尤为重要。在之前的研究基础上,介绍了一种新型仿生智能算法:鲸鱼优化算法,利用该算法参数简单、快速收敛及其全局优化等优点,将其运用至水资源优化配置问题中,并以邯郸市东部平原区为研究区进行合理的水资源优化配置。结果表明,丰水年和平水年各地区各用水部门供需矛盾得到了一定缓解,但枯水年各地区均仍处于缺水状态。经配置研究,鲸鱼优化算法在水资源优化配置方面具有较好的可行性,并为水资源优化配置提供了一种新的研究方法。     

基于多核CPU的复杂液压产品快速并行优化方法

为缩短复杂液压产品的研发周期和提高系列化产品的开发效率,提出一种基于多核CPU的复杂液压产品快速并行优化方法。该方法利用粒子群算法寻求产品设计参数的优化和性能指标的约束,将每个仿真程序视作粒子群个体。采用两级加速策略,即CVODE求解器加速和多核CPU加速。以非对称轴向柱塞泵三角槽优化设计为研究对象,通过物理样机试验对CVODE求解器加速方法的准确性进行验证,结果显示,试验与仿真结果吻合度较高。利用粒子群算法对三角槽主要参数进行优化以降低泵输出流量脉动。对比三角槽结构优化前后的流量脉动率,结果显示,在不增加柱塞腔压力的条件下,非对称轴向柱塞泵三角槽优化后的流量脉动相比优化前降低了36%。该方法可脱离专业仿真软件平台,能够独立运行于Windows操作系统,解决液压动态仿真对专业软件依赖的问题,且多进程比多线程编程更容易实现。在8核CPU工作站仿真条件下,与SimulationX平台仿真方法相比,该多核CPU并行方法的仿真效率提高10倍以上,与双核计算机并行运行效率相比提高近5倍。     

基于数字图像处理的孢子特征提取

为了监测孢子引起的病害,需要获得孢子图像的外部轮廓特征,为孢子的类型分析或自动计数做准备。为此,采用MATLAB对从显微镜采集的孢子图像进行数字图像预处理,合理确定阈值,将灰度图像转换成黑白二值图像。在此基础上进行特征提取与跟踪等形态学分析。该系统经实际验证达到了预期效果。     

基于距离-夹角形状分布的三维CAD模型检索算法

为了更好地实现三维CAD模型的有效重用,提出一种三维CAD模型距离-夹角形状分布检索算法。首先在CAD模型表面随机取点,计算任意两点构成的有向线段的距离和该有向线段与端点法向的夹角;然后以距离和夹角为坐标轴构建距离-夹角平面网格,统计网格中随机点出现的频次,从而构建模型的距离-夹角分布矩阵;最后采用Manhattan距离度量法计算矩阵的相似值,用以评价模型间的相似程度。实验结果表明,该算法可以较好地实现三维CAD模型检索,检索性能优于已有的形状分布检索算法,能够满足实际应用需求。     

基于嵌入式Linux的农用无人机视觉导航算法及应用

首先介绍了农用无人机机械结构与工作原理,接着介绍了双目视觉成像原理及视觉系统相机标定,并从图像采集和图像处理等模块介绍了嵌入式硬件平台,最后利用人工势场实现了农用无人机视觉导航算法。MatLab仿真结果表明:农用无人机在在无障碍物和有障碍物下,能够利用视觉导航算法,准确进行避障和导航,且仿真结果与预期效果一致,验证了农用无人机视觉导航算法的可行性和有效性。     

基于鲸鱼优化算法的区域水资源优化配置研究

为解决区域水资源短缺和利用不合理问题,近年来水资源优化配置成为研究重点之一.以河南省某县为研究区,利用鲸鱼算法收敛速度快和全局寻优能力强等特点,求解水资源优化配置模型,得到2025年和2030年的配置方案.结果表明:2025年和2030年该县的水资源量可充分满足生活需水和生态需水,只在生产用水部门存在少量缺水,缺水率在...     

基于粒子群优化算法的拖拉机动力匹配优化

带悬挂系统的拖拉机在工作时,要充分考虑拖拉机牵引力能否满足液压悬挂加载装置、牵引装置等作用下产生的耕作阻力要求.本文建立了驱动牵引力数学模型,参考耕作阻力模型,主要考察了驱动轮滑转率、耕作速度、耕作深度等主要因素的影响,利用约束优化问题粒子群优化算法,得出了满足特定使用条件的驱动牵引力,同时确定了耕深、速度、滑转率等参数的对应值,为带悬挂系统拖拉机的动力匹配提供了重要的方法依据.     

基于图像处理和蚁群优化的形状特征选择与杂草识别

利用叶片形状特征区分杂草和作物是杂草识别的一个重要方法。为了提高杂草识别的精度和效率,通过形态学运算和基于距离变换的阈值分割方法分离交叠叶片,从单个叶片中提取包括几何特征和矩特征的17个形状特征,用蚁群优化（ACO）算法和支持向量机（SVM）分类器进行特征选择和分类识别,选取有利于分类的较优特征并实现特征的优化组合。棉田杂草试验结果表明,该方法能实现分类特征的有效缩减,经优化组合得到的最优特征子集用于杂草识别的准确率达95%以上,识别率高,稳定性好,对识别杂草时如何兼顾准确率和实时性具有参考意义。     

基于模拟退火算法的泵站的优化调度

采用模拟退火算法用于泵站优化调度计算，建立了泵站优化调度的数学模型，设计了用于泵站优化的编码，译码方法和包含约束条件能量函数表达式，最后给出了实例，计算结果表明，模拟退火算法对泵站既有离散量又有连续量的非线性模型很有效，算法简单，计算量小，能得到近似全局最优解。