基于混合高斯模型的移动奶牛目标实时检测

针对奶牛养殖场背景复杂和环境多变导致现有的目标检测算法无法满足鲁棒性和实时性需求的问题,基于递归背景建模思想,在混合高斯模型中引入惩罚因子,提出了一种动态背景建模方法,采用局部更新策略,以降低模型复杂度和解决前景消融问题;提出基于色度偏差和亮度偏差的二分类算法,避免目标物阴影区域的影响。对不同天气及环境变化剧烈情况下获取的奶牛视频样本进行实验。结果表明,与混合高斯模型相比,平均模型复杂度降低了50.85%,前景误检率和背景误检率分别降低了19.50和13.37个百分点,单帧运行时间降低了29.25%,检测准确率更高、实时性更好,且解决了前景消融问题,能满足在复杂背景和环境条件下实时提取奶牛目标的要求。     

离心压缩机受损叶轮再制造方法

叶轮是离心压缩机的核心功能部件,极易出现损坏。受损叶轮再制造技术国内面临的主要问题是缺少设计数据。为此,提出一种基于受损叶轮结构特征建立再制造目标模型的方法。设计了离心压缩机受损叶轮的再制造流程;对受损叶轮原始三维点云进行滤波和精简;针对叶轮叶片的损伤区域和未损伤区域,分别提取并拟合叶片截面的边界曲线;重建叶轮叶片的再制造目标模型,通过布尔运算得到叶片损伤部位的三维模型。以离心压缩机受损叶轮为例,进行了再制造实验,再制造后的叶轮误差精度在±0.5 mm范围内,满足工作要求并已投入使用,证明了本方法的可行性。     

基于视频分析的犊牛基本行为识别

针对接触式获取动物行为信息的局限性,研究并提出基于视频分析的犊牛基本行为识别方法。首先对目标检测方法进行改进,提出基于最大连通区域的目标循环搜索环境建模、目标检测算法,以高效提取复杂自然环境下的犊牛目标;在提取犊牛的质心、轮廓等时序特征的基础上,采用基于结构相似的犊牛行为序列快速聚类算法,对犊牛基本行为进行识别。试验结果表明,环境建模、目标检测算法目标正负样本检测正确率分别达90.94%和98.98%,比背景相减法分别提高4.59和8.32个百分点;犊牛躺、站、走和跑跳的正确识别率分别为100%、96.17%、95.85%和97.26%,能快速对犊牛基本行为进行准确分类,为大型动物高级行为识别及理解奠定了基础。     

高标准农田建设区域划定与项目区选址研究

以河南省新郑市为例,基于GIS和改进突变级数模型相结合的方法测度高标准农田建设的适宜性和空间稳定性指数,并以耦合协调度模型统筹适宜性和空间稳定性,从而明确高标准农田建设的区域,在此基础上通过冷热点分析遴选高标准农田建设项目区。结果表明,研究区较为适宜开展高标准农田建设,优先建设区、重点建设区、全面整治建设区和不宜建设区的面积分别为27 004.83、17 040.40、4 361.16、5 761.55 hm2。其中优先建设区应大力发展特色优质安全高效现代农业,重点建设区以整治项目为依托提升利用效率和效益,全面整治建设区以优化耕地布局和提升潜力为主,不宜建设区应注重修复提升地力、增强防灾抗灾能力。通过冷热点分析高标准农田建设的适宜性和空间稳定性耦合协调度在空间上的联系模式,实现了快速识别高标准农田建设项目区,结合研究区实际遴选了10个高标准农田建设项目区。同时,基于障碍度模型诊断识别各项目区的主要障碍因素,从而有针对性地指导各项目区有序开展高标准农田建设活动。     

正镶白旗风沙土农田实施保护性耕作研究

传统的耕作制度使地表裸露、土层疏松、蒸发强烈,是引起风蚀和水蚀的重要原因。在探索改变耕作技术以控制水土侵蚀的实践中,以免耕少耕为主的保护性耕作技术成为重要的技术措施。通过在内蒙古正镶白旗风沙土农田建立试验对比田,探讨和研究保护性耕作对作物生长、产量及生态环境的影响。研究结果表明:选择合适的配套作业机具,采取秋冬农闲期留高茬覆盖方式、免耕少耕播种技术、化学和人工除草相结合、深松技术等对小麦实行保护性耕作,与传统耕作相比,可节本增效273.6～296.1元/hm2。保护性耕作技术减少地表雨水径流和蒸发,增加土壤雨水渗透,增强了农作物的抗旱性,提高了干旱地区农牧业生产能力,为正镶白旗农牧业可持续发展及恢复生态开辟了一条新的途径。     

杂草信息实时获取技术与设备研究进展

杂草信息的实时获取技术是田间杂草精准控制研究的首要问题,杂草实时获取设备是制约精准除草作业实现的瓶颈.综述了基于光谱、图像和光谱成像技术的杂草实时获取技术与设备的国内外研究现状,以促进精准杂草管理技术在我国的应用和发展.基于光谱的杂草信息获取方法较适用于实时防除作物出苗前的杂草,国外已有WeedSeeker、Weed-IT等杂草传感器.基于图像的杂草信息获取方法较适用于识别行间杂草,国外已有Autopilot、Cam Pilot、Robocrop等视觉导航产品和Robocrop InRow机械除草机防除行内杂草.基于光谱成像的杂草信息获取方法较适用于识别行内杂草,中、澳正联合研发微光子植物判别和杂草控制传感器.需要继续深入研究在复杂的开放式非结构的农田环境中,快速、准确地实时获取农田杂草信息技术.     

PLC在奶牛饲喂机器人上的应用

可编程序控制器(简称PLC)是基于微型计算机技术的通用工业自动控制设备.PLC由于体积小、功能强、速度快、可靠性高,又具有较大的灵活性和可扩展性,目前已被应用到机械制造、冶金、化工、交通、电子、纺织、印刷、食品、建筑等诸多领域.奶牛饲喂机器人是用来进行奶牛个体精饲料补给的精准饲喂系统,主要由奶牛自动识别、计算机控制和喂料机构等3部分组成[1].采用嵌入式计算机和可编程工业控制器为控制核心,并结合模式识别、无线射频卡、C++语言数据处理、数据库、管理决策软件、饲料加工等技术,研制全自动精确饲喂机器人.解决自动运行、投料定位、奶牛个体识别、精确定量混合、数据交换等精确饲喂技术关键.     

基于边际谱和神经网络的柴油机故障诊断

柴油机缸盖振动信号中包含着丰富的柴油机工作状态信息,利用缸盖振动信号诊断柴油机工作状态是一种有效方法.针对缸盖振动信号的特点,提出用经验模式分解方法对获取的缸盖振动信号进行分解,选取前3阶模式分量的边际谱、重心频率、重心幅值、偏度以及峭度等构成柴油机工作状态特征向量,基于BP网络对柴油机故障进行分类诊断.经对实测柴油机故障进行诊断表明,正确率达到85％以上,验证了诊断方法的可行性.     

型腔零件的自动编程与仿真

以实际生活中常见的烟灰缸为例,阐述了型腔零件的数控仿真加工过程。首先采用Master CAM进行型腔零件建模,完成毛坯和刀具路径设置,并生成数控加工程序,之后对自动生成的程序进行编辑,最后在广州数控仿真软件上完成数控加工过程的仿真。仿真结果表明,利用此种方式能够比较完整地完成从几何建模到仿真加工的整个过程,仿真效果基本理想。      

绿茶杀青叶料含水率可见-近红外光谱检测

为实现绿茶杀青叶料含水率的快速无损检测,基于可见-近红外光谱分析建立含水率的预测模型。使用FieldSpec 3型便携式地物光谱仪,采集192个杀青叶料样品的漫反射光谱信息,基于X-Y共生距离的样本划分算法SPXY,确定144个样本的校正集和48个样本的预测集。进行一阶微分和移动平滑滤波预处理后,采用相关系数法优选出11个特征波段,建立了含水率检测的偏最小二乘回归、主成分回归、人工神经网络及其组合的模型。结果表明,选用5个主成分的偏最小二乘回归模型最佳,其校正和预测模型的相关系数分别为0.990和0.819,均方根误差分别为0.011和0.037,预测含水率的平均相对误差为3.30%。