枝条遮挡下单个苹果目标识别与重建的研究

【目的】研究枝条遮挡情况下单个苹果目标的识别,为复杂生长环境下苹果目标的准确识别与定位及实现自动采摘提供支持。【方法】针对果实目标受枝条遮挡影响被分割成几个部分,从而严重影响果实目标准确识别的现状,以枝条遮挡下的苹果目标为研究对象,选用基于Lab颜色空间的Kmeans聚类算法对苹果目标进行分割,再通过数学形态学方法对目标苹果轮廓进行提取,然后根据最小外接矩形法去除目标苹果的伪轮廓,最后利用轮廓的曲率特征对目标苹果进行重建,并对分割与重建结果进行了方法验证。【结果】利用基于Lab颜色空间下的Kmeans聚类算法和最小外接矩形法可有效提取出苹果目标的真实轮廓,能够与苹果目标边缘线达到高度重合,同时可获得较准确的重建结果。对10幅枝条遮挡果实目标的识别、定位与重建的验证结果表明,该方法对目标苹果进行分割与重建的平均分割误差为13.83%,平均重叠系数为88.08%,假阳性率和假阴性率分别为1.22%和11.92%,目标苹果重建准确率均在84.00%以上,平均重建时间为24.40 s。【结论】应用本研究中的方法可对枝条遮挡下的苹果目标进行准确识别、定位与重建,有效缩短重建时间。     

基于多特征融合的粒子滤波生猪采食行为跟踪

针对中国养猪业规模化、集约化迅猛发展过程中,人工观察监测记录生猪生长情况需损耗大量人力和物力,得到数据误差大的问题,该文提出将颜色特征与目标轮廓形心特征融合,基于粒子滤波算法实现生猪采食行为跟踪,当目标跟踪矩形框中心坐标和跟踪目标轮廓形心坐标之间的横坐标偏差大于跟踪目标轮廓横坐标方向的最大值与最小值的差的一半时,或其之间的纵坐标偏差大于跟踪目标轮廓纵坐标方向的最大值与最小值的差一半时,对基于颜色特征粒子滤波算法得到的跟踪矩形框的中心坐标进行二次修正,提高了目标生猪跟踪的可靠性和鲁棒性;通过对比试验,结果表明:该方法能够对目标生猪的采食行为进行自动跟踪、记录和分析,记录的目标生猪一天内的采食次数和采食时间与人工记录结果基本相同,有效跟踪平均精度为93.4%。     

基于计算机视觉的牛脸轮廓提取算法及实现

计算机视觉技术已越来越多地应用于检测牛个体行为以给出养殖管理决策,牛脸轮廓的提取及形状分析能够进一步提高牛身份鉴别,咀嚼分析及健康状况评估的自动化程度。为实现基于计算机视觉的无接触、高精度、适用性强的肉牛养殖场环境下的牛脸轮廓提取,提出用自适应级联检测器定位牛脸位置,用统计迭代模型提取牛脸轮廓的方法。该方法采集牛脸正面图像,用级联式检测器定位出牛脸的位置,并分别采用监督式梯度下降算法(supervised descent method,SDM),局部二值算法(local binary features,LBF)和主动外观模型算法(fast active appearance model,FAAM)3种算法被用于提取牛脸轮廓。对20头肉牛共拍摄800幅牛脸正面图,随机选取训练数据720幅和测试数据80幅。结果表明,主动外观模型算法准确率最高,其轮廓提取误差为0.0184像素,适于应用在轮廓提取精度要求较高的场合,而局部二值算法的运行效率最高,在分辨率为744像素(水平)×852像素(垂直)的牛脸图像中轮廓提取时间为0.35 s,更适于应用在实时性要求较高的场合。该方法可实现养殖场中肉牛的无接触精确的面部轮廓提取,具有适用性强、成本低的特点。     

弱光复杂背景下基于MSER和HCA的树上绿色柑橘检测

基于图像处理和机器视觉的树上绿色柑橘检测,能为果园管理者施肥、估产及采摘作业提供指导.该文提出一种基于水果表面光照分布的分层轮廓分析(hierarchical Contour Analysis,HCA)算法实现了树上绿色柑橘的检测.彩色数码相机拍摄弱光下由闪光灯补光的树上柑橘场景彩色图像,基于水果表面的光照分布应用最大稳定极值区域(maximally stable extremal region,MSER)算法提取图像中的感兴趣区域,然后建立感兴趣区域周围的分层轮廓图,并利用霍夫变换拟合每一级轮廓获得分层圆形目标,最后进行拟合圆嵌套分析得到绿色柑橘水果目标.所提算法在20张复杂的柑橘果园场景图像中进行了测试,最终的召回率达81.2%,查准率达到83.5%,单幅图像平均处理时间为3.70 s.该文所提出的基于光照分布的分层轮廓分析算法,不仅适用于绿色柑橘的检测,也可为其他树上绿色水果检测提供通用的框架和思路.     

蜂王浆三针夹取式拣虫机的设计与试验

蜂王浆拣虫是挖浆前必须完成的工序。由于蜜蜂幼虫个体较小、数目庞大,因此人工拣虫过程劳动强度非常大;然而中国养蜂人员老龄化日益严重,且目前蜂王浆拣虫机械化尚未成熟。该文针对中国养蜂现状提出一种以三针夹取的方式将王台中蜜蜂幼虫夹出的方法。以三针夹取的拣虫方式构建蜂王浆拣虫机整机方案。三根针在王台孔内壁同时做向心运动或分离运动,将蜜蜂幼虫夹住或松开。对传动机构中球面槽轮和凸轮的参数进行计算。通过有限元分析得出动力输入端脚踏板受力情况。计算得出球面槽轮圆柱销弧长7.5π,槽深20.68 mm;得出凸轮的理论廓线;有限元分析结果得出动力输入方式可靠。该机器在保留蜂王浆幼虫完整的前提下,一次性将整条王台(64孔)中蜜蜂幼虫全部拣出,可实现连续作业,拣虫效率为10条/min时为人工的10倍,克服了蜂场手工作业时间长和劳动强度大问题。对扩大中国蜂业养蜂规模有着极大的促进作用。     

西南山区等高植物篱和植物固结地埂的水土保持功能的理解

水土流失是个世界范围的严重环境问题,比如由于丰沛的降雨和陡坡耕作,造成的中国西南部偏僻山区的坡耕地水土流失.这些区域采取了多种保持土壤措施减少土壤流失,可当地农民并不接受引进的等高植物篱措施;而植物固结地埂是一项传统的且当地农民乐意接受的水土保持措施.本文比较了等高植物篱和植物固结地埂的结构,设置3种植物固结地埂高度0 (CK)、10cm (H10H)、和15 cm (H15H),分析了等高植物篱(H0H)和上述3种地埂高度的植物固结地埂对径流、侵蚀量的影响及产投比和经济效益,旨在理解当地农民的选择.研究结果显示最明显的区别是植物固结地埂具有一定高度的地埂能够方便农事活动并且有效减少水土流失.植物固结地埂的第2个处理(H15H)比无地埂无植物篱的坡耕地处理(CK)减少径流55.56％±6.25％,减少侵蚀量79.26％±3.50％.不同处理的径流量、土壤侵蚀减少量和土壤抗蚀性变化顺序为:H15H＞H10H＞H0H＞CK.H15H的产投比最高为1.52.与其他试验处理相比,虽然H15H措施需要的劳动力更多,但它具有较高的植物篱收获量和产投比以及较强的抗冲蚀性.因此,西南地区坡耕地上推荐具有15 cm地埂高度的植物固结地埂措施(H15H),甚至该项水土保持措施可适用于与西南地区气候相似的其它区域或是其它国家.     

草篱对坡耕地水土流失的影响

在华北地区采用人工模拟降雨的方法研究了狼尾草和野古草两种人工草篱在不同雨强(22,36,63 mm/h)和不同坡度(5%,10%,15%,20%)条件下对坡耕地水土流失的影响。结果表明:野古草草篱可减少7%~37%的地表径流和49%~63%土壤侵蚀,狼尾草草篱可减少30%~72%的地表径流和69%~89%的土壤侵蚀,数据显示两种草篱均能减少坡耕地地表径流和土壤侵蚀,且狼尾草草篱的水土保持作用明显好于野古草草篱;多元回归分析结果表明,地表径流量和土壤侵蚀量与草篱、坡度和降雨强度均呈显著相关,其中草篱带是影响坡耕地水土流失的主要因子。     

陡坡地饲草玉米生物篱的生态效益研究

坡地水土流失对三峡库区生态环境与可持续性发展构成双重压力.生物篱技术是一条有效防治水土流失、提高土地生产潜力的坡地改良利用途径.本研究以饲草玉米为纽带营建坡地生物篱模式,经4 a定位试验探讨了其生长状况和水土保持效益.结果表明,饲草玉米生物篱能有效改善陡坡地土壤性状、固持土壤、截持径流、减少养分流失,对减少库区水土流失与面源污染,保持和提高坡地生产力具有重要作用.     

不同植物篱类型对农田地面蜘蛛种群的影响

 【目的】研究植物篱对于农田地面蜘蛛种群的影响。【方法】于2005-2007年两个冬小麦和夏玉米生长季节在四川省土壤肥料研究所资阳试验站的1号试验地（坡度20°）和2号试验地（坡度12°）利用陷阱法对香根草（1号地）、紫穗槐（1号地）、蓑草（2号地）和苜蓿（2号地）4种植物篱类型对农田地面蜘蛛活动密度（种群密度和活动性的参数）的影响进行了调查。【结果】植物篱处理植物篱带地面蜘蛛的活动密度在冬小麦生长季节均显著高于对照裸地,植物篱处理植物篱带地面蜘蛛的活动密度在夏玉米生长季节也高于对照裸地,但是只有蓑草和苜蓿植物篱带与对照裸地差异显著。植物篱处理农田地面蜘蛛的活动密度在冬小麦和夏玉米生长季节与对照处理农田均无显著差异。【结论】植物篱带在冬小麦生长季节可以作为地面蜘蛛重要的越冬场所,但是植物篱带的出现并没有显著提高临近农田地面蜘蛛的活动密度。     

Smallholder adoption of soil conservation technologies: evidence from upland projects in the Philippines

Soil erosion due to smallholder agriculture in upland areas of the Philippines is widely regarded as the country's most serious environmental problem. There have been many upland development projects involving the promotion of soil conservation and agroforestry measures. Yet adoption of such practices has been minimal. A research project was commissioned to investigate the technical and socio-economic factors limiting adoption of recommended soil conservation technologies. The project involved case studies of seven locations where conservation farming had been intensively promoted and adopted by a significant number of farmers. The research methods involved a combination of reconnaissance or rapid rural appraisal methods followed by a questionnaire survey of a sample of farmers from each site. This paper summarizes the project's findings regarding the farm-level factors associated with the adoption of recommended soil conservation technologies in the case-study sites. Its focus is on the attributes of the farm-household influencing the adoption-decision process, and the consequences of adoption at the level of the farm-household system. It was found that conservation farming technologies, particularly hedgerows, were widely seen by farmers who were aware of them as useful and even necessary, but it had required resource-intensive project intervention to get the adoption process going, and adoption was often constrained by farmers' specific circumstances, rather than their personal attributes and perceptions. A wider range of more profitable and less demanding conservation technologies was needed, promoted more flexibly and with greater, on-going support for farmers in their efforts to experiment with improved farming systems. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.