基于立体视觉的农机热锻件测量系统设计

为解决农机热态锻件的在线尺寸测量问题,提出了一种基于计算机双目立体视觉的解决方案。针对热锻件的图像获取、特征提取、图像匹配和三维重建等问题展开研究,分别采用光谱选择性图像采集方案、形态学角点和轮廓提取方案,基于标定立体校正的快速匹配和重建方案,构建了一套在线测量系统。为提高系统的实时性,采用Open CV计算机视觉库函数实现相应算法。以一个被加热至1 000℃圆柱体锻件为试验对象,测量结果直径相对误差为2.20%,高度相对误差为1.81%,用时87s。试验结果表明:所提出的农机高温热锻件几何参数测量方法能够满足锻造生产现场对尺寸测量实时、精确、高效的要求。     

喷杆式施药机对行喷雾控制系统设计与试验

针对现有大田喷杆式施药机喷雾过程中喷头无法精准对行喷施造成农药浪费的问题,基于机器视觉技术设计了喷杆式施药机对行喷雾控制系统。该系统包括作物行中心线位置提取上位机软件和电动喷杆控制系统,利用工业相机获取作物行RGB图像,采用G-RTG-BT算法及形态学处理实现作物行分割,基于改进的垂直投影法获取作物行中心线,利用坐标系转换实现将作物行中心线位置信息转化为喷杆横向偏移量,并经RS2 3 2串口传输至ATMega1 6控制器,控制推杆电机带动喷杆在滑轨上左右移动,借助位移传感器实时监测喷杆移动距离,以实现作物行追踪和对行喷雾控制。实验室和田间试验表明:改进的作物行中心线提取算法平均耗时12.51ms,喷杆横向偏移量计算误差小于0.44cm;电动喷杆右移最大误差0.3cm,左移最大误差0.5cm;小车速度为0.26m/s时,对倾角为5°、10°、15°模拟作物行的最大对行误差分别为3.22、2.86、2.51cm;小车速度为0.2 4 m/s,最大偏移1 4.0 2 cm时,对田间玉米幼苗的对行喷雾最大误差为4.8 6 cm,为实现作物行追踪和对行喷雾控制提供了一种有效的解决方案。     

红外相机技术在高黎贡山国家级自然保护区南段西坡野生动物监测中的应用

2017年1—12月,通过布设红外自动触发相机对高黎贡山国家级自然保护区南段西坡腾冲段11个位点的野生动物进行监测研究,调查共计拍摄到兽类和鸟类的有效照片分别为739张和499张,共鉴定出鸟兽物种41种,其中兽类5目13科21种,鸟类5目10科20种。拍摄频次较高的兽类为赤腹松鼠(Callosciurus erythraeus)、树鼩(Tupaia belangeri)、短尾猴(Macaca arctoides)、中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii)、赤麂(Muntiacus muntjak)、野猪(Sus scrofa)、豪猪(Hystrix hodgsoni)这7种;拍摄频次较高的鸟类为环颈山鹧鸪(Arborophila torqueola)、白鹇(Lophura nycthemera)、银耳相思鸟(Leiothrix argentauris)这3种。这表明红外相机技术可以作为野生动物多样性监测的主要方法,自然保护区应长期开展基于红外相机技术的野生动物多样性监测工作。     

基于双目立体视觉的重叠柑橘空间定位

果实的精准识别和定位是智能采摘面临的难题之一。基于双目立体视觉,提出了一种针对户外重叠柑橘的三维空间定位方法。首先,从双目左右图像中提取重叠柑橘果实轮廓并进行高斯平滑,通过曲率分析,找出异常的轮廓像素点;其次,依次连接相邻两个异常像素点,分析该线段上的像素点到柑橘轮廓的距离,在相邻两正常线段的交点处完成重叠柑橘轮廓分割,并通过寻找异常线段剔除对应的非柑橘轮廓像素点;再者,采用最小二乘椭圆拟合方法重建柑橘目标轮廓,并获取柑橘的中心;最后,根据双目极线约束和图像相似度,对重叠柑橘中心点进行匹配,并基于视差原理计算柑橘中心的深度值及三维空间坐标,确定重叠柑橘的遮挡关系。户外实验结果表明,所提出的方法定位误差为6.38 mm,满足柑橘采摘机器人户外采摘作业的定位精度要求。     

基于CCD拼接的航空相机小波自动调焦方法研究

为精确地进行航空相机调焦,获取高清晰度的航空影像,结合CCD拼接的特点,提出一种新的航空相机调焦方法,便于航空成像设备进行自动调焦。考虑人类视觉系统的特点设置权值,利用图像的小波分解系数构造清晰度评价函数;分析小波基函数的性质,对不同频率成分的影像进行清晰度评价,从而使评价函数对图像的变化具有适应性,通过比较得出了利用symlet2小波进行3层分解获得的评价函数的效果最佳。为了提高清晰度评价函数的灵敏度,选取了细节丰富的区域作为评价区域,详细地阐述了航空相机利用CCD拼接结构的特点进行调焦的算法实现过程。试验证明,该方法获得的评价函数比传统的小波方法灵敏度高,可以满足航空相机的需要,大大提高了地物目标的识别和提取的精度。     

Alpha-shape算法构建枣树点云三维模型

为了实现枣树智能化修剪作业,该研究提出了基于点云配准的自然光照环境下的果树三维重构方法,并针对传统最近点迭代（Iterative Closest Point,ICP）算法对待配准点云的空间位置要求苛刻的问题,提出了改进的点云配准算法。首先,使用彩色深度（RGB-D）相机采集不同角度下的枣树彩色和深度图像,并通过信息融合实现相应角度下的点云获取。其次,对点云进行背景去除和滤波处理,基于直方图设定分割阈值,提取单株枣树点云,并将放置在树根附近的标靶球作为标记,使用人工标记法进行两站点云初配准。最后,在初配准基础上计算点云的曲面法向量和曲率,由曲率相近的点构成配对点对,使用k维树最近点迭代（k dimensional-tree-Iterative Closest Point,kd-tree-ICP）算法完成精配准,对点云使用Alpha-shape算法面片化,实现表面重构。利用上述方法对多棵枣树进行全局配准并完整重构果树模型。试验结果表明,通过引入初配准,有效提高了点云配准的准确性和稳定性,配准误差均控制在1.0 cm以内,平均配准误差为0.78 cm;重构模型真实感较强,在外观上更加接近真实树,枝干相对误差控制在7%以内。该研究重构模型精度较高,可为枣树智能修剪提供可视化研究基础和技术支持。     

屏边县兽类红外相机调查

2019年8月-2020年3月,布设90台红外相机对屏边县县域范围内的兽类物种多样性进行了为期210天的红外相机调查,共调查到陆生野生哺乳动物5目11科20种,其中包含国家Ⅱ级重点保护动物4种,分别为短尾猴Macaca arctoides、毛冠鹿Elaphodus cephalophu、斑林狸Prionodon paricolor、豹猫Prionailurus bengalensis。整个县域内小型哺乳动物相对丰富度比大型哺乳动物相对丰富度更高,保护区外林场也有国家Ⅱ级重点保护动物分布。     

云南永善县五莲峰市级自然保护区鸟兽多样性红外相机调查

云南永善县五莲峰市级自然保护区位于五莲峰山脉,为横断山脉凉山山系最东支,该区域生物多样性丰富,但保护区成立至今未对野生动物资源进行过全面调查。为掌握保护区内野生动物多样性现状,2019年4月—2020年3月,利用红外相机技术和公里网格方案对保护区内的兽类和鸟类开展监测。共布设40台红外相机,累计3 315个相机有效监测日,获得照片15 259张,视频5 009段,独立有效记录682次;共鉴定出兽类4目11科19种和鸟类4目11科28种。其中,国家Ⅰ级重点保护野生动物两种,国家Ⅱ级重点保护野生动物17种,被《中国脊椎动物红色名录》列为濒危（EN）的物种1种,即四川山鹧鸪（Arborophila rufipectus）,易危（VU）和近危（NT）物种分别有8和10种。兽类相对丰富度指数居前五位的依次为红腿长吻松鼠（Dremomys pyrrhomerus）(RAI=3.44)、野猪（Sus scrofa）(RAI=2.47)、猪獾（Arctonyx collaris）(RAI=2.32)、毛冠鹿（Elaphodus cephalophus）(RAI=1.96)和果子狸（Paguma lar...     

你看我的眼神

<正>红外相机与人手持相机拍摄的重要区别之一,就是一般不会引起动物的警觉,这让相机可以拍到近距离的动物神态,以至于这几个动物由于靠得太近造成影像模糊。尽管如此,面对这个不起眼的异物,无论它们感觉到了还是没注意,那不同的眼神还是透露出各自物种的某些性格。     

盐池湾保护区利用远红外相机拍摄到棕熊猞猁夜间活动照片

2012年年初开始，盐池湾国家级自然保护区实施国家重点保护野生动物资源专项调查工作，在这次调查中，对于车辆人员难以接近观测的兽类利用布设远红外相机记录的手段进行调查。经过两个月的监测，于9月下旬和10月上旬，通过自动远红外相机在石包城保护站扁麻沟区域成功拍摄到属国家二级保护的猞猁夜间捕食岩羊和棕熊夜间活动的照片资料。