基于图像处理的玉米收割机导航路线检测方法

快速精准的检测出导航路线并对田端做出准确判断是收割机视觉导航的前提。为解决玉米收割机导航作业过程中因玉米列阴影、玉米田端的杂草等因素对检测精度干扰的问题,该文通过分析视觉导航图像的颜色特征去除阴影干扰,对玉米收割机提取导航作业路径和判断田端提出了检测算法。为减少计算量,设定关注区域作为非第一帧图像的处理范围;为去除玉米列阴影对检测结果造成的干扰,强调关注区域内G(绿色)分量并减弱R(红色)或B(蓝色)分量;为加快处理速度,采用跳行累计G分量的方式确定候补点。在关注区域内对图像中去除阴影干扰后的G分量垂直累计值查找候补点,对图像上半部分收敛性好的候补点通过方差计算确定出已知点,再利用过已知点Hough变换拟合出玉米列边界所在的导航线。最后采用R分量的连续突变判断收割机是否到达田端。田间试验表明:目标直线的平均检测时间为50.13 ms/帧,对田端的检测准确可靠,满足玉米收割的作业要求。该研究成果也适用于高粱等其它高杆作物的机械化收获应用。     

超级电容串联储能系统的并联电容均压方法

针对现有超级电容串联模组均压电路对A/D采样电路精度要求高,均压速度受串联电容数量影响大的瓶颈问题,该文提出一种超级电容串联模组并联电容均压方法,包括通过开关与电感级联的并联电容均压电路和开关控制方法。该文基于离散时域法对储能系统状态向量进行了分析,验证了该均压电路的均压特性。应用时域仿真验证了计算结果。通过静置仿真试验验证4支电容均压时间与2支电容均压时间相同。最后该文进行了物理试验,设计了试验样机。理论分析、仿真和物理试验结果验证了该方法在超级电容模组静置、充电、放电工况下都具有均压作用,均压过程无需调用采样电路数据既可实现电压均衡,均压速度受串联电容数量影响小。     

颗粒尺寸对螺旋加料机定量加料性能的影响

为提高螺旋加料机定量加料性能,开展颗粒尺寸对加料量稳定性和准确性的影响研究。以粒径3~5 mm的球形谷物颗粒单圈加料约40 g螺旋加料机为研究对象,基于软球模型,通过对螺旋加料过程颗粒物料力链及颗粒群运动分析,建立具有分料装置的螺旋加料机离散元仿真模型;应用PFC3D(particle flow code in 3dimensions)软件对粒径3、4及5 mm颗粒物料进行螺旋加料过程仿真分析,并以粒径3、4及5mm的球形散珠为试验对象,进行颗粒运动和定量加料试验。综合分析得到:随着球形颗粒粒径的逐步减小,最大接触力逐渐减小,力链分布愈均匀浓密,颗粒间运动的一致性得到提高,物料混合运动趋势逐步减弱,定量加料的稳定性和准确性逐步提高。粒径3 mm球形散珠螺旋加料转动60°,平均加料量为6.477 g,加料量标准差为0.537,加料量最大相对误差为±0.153%。     

Characterization of plant-derived water extractable organic matter by multiple spectroscopic techniques

Water extractable organic matter (WEOM) derived from fresh- or early-stage decomposing soil amendment materials may play an important role in the process of organic matter accumulation. In this study, eight WEOM samples extracted with a 40:1 (v/w) water to sample ratio from alfalfa (Medicago sativa L.), corn (Zea mays L.), crimson clover (Trifolium incarnatum L.), hairy vetch (Vicia villosa L.), lupin (Lupinus albus L.), soybean (Glycine max L. Merr.), wheat (Triticum aestivum L.), and dairy manure were investigated using ultraviolet (UV)–visible, Fourier transform infrared (FT-IR), solution ³¹P nuclear magnetic resonance (NMR), and solid state ¹³C NMR spectroscopies. UV–visible and FT-IR spectra of the plant-derived WEOM samples were typical for natural organic matter, but possessed less humic-like characteristics than dairy manure-derived WEOM. Solution ³¹P NMR spectra indicated that WEOM samples extracted from alfalfa, corn, and soybean shoots contained both orthophosphate and monoester P. Of the monoester P in WEOM from soybean shoot, 70% was phytate P. WEOM from crimson clover, hairy vetch, lupin, and wheat shoots contained orthophosphate only. The solid-state ¹³C NMR spectra of the seven plant-derived WEOM samples indicated that they all were primarily composed of sugars, amino acids or peptides, and low molecular mass carboxylic acids. Carbohydrates were dominant components with very few aromatics present in these samples. In addition, WEOM from crimson clover and lupin, but not other three leguminous plant WEOM samples, contained significant asparagine. On the other hand, WEOM from corn and wheat contained less amino acids or peptides. The spectra of WEOM of dairy manure revealed the presence of significant amounts of nonprotonated carbons and lignin residues, suggesting humification of the manure-derived WEOM. Significant carbohydrates as well as aromatics were present in this WEOM. The P and C bonding information for these WEOM samples may be useful for understanding the effects of WEOM on soil nutrient availability to plants. Trade or manufacturers' names mentioned in the paper are for information only and do not constitute endorsement, recommendation, or exclusion by the USDA-ARS.     

基于分量替换高分辨率遥感图像融合方法的对比研究

基于分量替换的高分辨率遥感图像融合是一种十分重要的融合方法,但对该方法的融合原理的深入分析在国内还鲜有报道。为此对分量替换融合方法进行原理探究和实验对比分析。首先从线性代数的角度来阐述分量替换融合算法的实质,并对两种典型的构造可替换波段的分量替换方法（基于光谱响应函数模拟低分辨率全色波段的Gram-Schmidt融合法（GS1）和基于多元一次线性回归拟合低分辨率全色波段的Gram-Schmidt（GS2）融合法进行原理说明;其次,选取QuickBird全色与多光谱图像数据,进行三种有代表性的基于分量替换的融合方法（PCA,GS1,GS2）的对比分析。通过对比融合前后典型地物的光谱特性变化来评价融合影像的光谱保真性也是该研究的一大特色。结果表明:3种融合方法都具有很高的光谱保真性,GS2融合方法具有最优的光谱保真性,PCA和GS1融合算法次之,尤其是GS1融合处理后的图像存在部分光谱失真的现象,GS2算法的光谱保真性明显优于GS1。从基于分量替换融合方法的实质可以诠释出造成GS1融合图像光谱失真的根本原因,GS1融合算法使用的只是实验室理想环境下所获取的名义上的光谱响应特征。传感器的实际成像过程受到诸多因素的影响,如传感器在轨工作环境、大气、观测角度不同等的影响。GS1算法单纯通过不同波段光谱响应函数的线性组合来模拟低分辨率全色波段并不十分准确,GS2直接利用MS和Pan波段像元灰度值进行线性回归,克服了上述不确定性问题。通过以上对比研究发现,如何利用多光谱数据准确地模拟低分辨率全色波段,直接影响到融合后影像的光谱保真性,是目前高分辨率遥感图像融合的关键技术。     

基于小波分析的伊塞克湖水位变化特征

根据伊塞克湖1950—2010年期间的年平均水位资料,采用趋势分析和小波分析,对伊塞克湖年平均水位变化时间序列进行研究,从而揭示伊塞克湖水位变化的总体趋势和周期性变化规律。结果表明:（1） 1950—2010年期间,伊塞克湖水位总体呈下降趋势,共下降1.27 m,1950—1997年水位持续下降,1998年开始转为上升。（2） 20世纪90年代之前,人类活动是引起湖泊水位下降的主要驱动因子;20世纪90年代后,在全球气候变化的作用下,该地区降水量的增加影响到径流量的增加,从而引起湖泊水位的缓慢上升。（3） 1950—2010年间的周期性分析结果显示,伊塞克湖年平均水位存在21 a的主周期,并且2010年以后的一段时间伊塞克湖水位处于偏高时期。     

一种高效低功耗JPEG2000小波变换器的设计

提出了一种高效低功耗的JPEG2000小波变换器的硬件结构,减小了二维离散小波变换器(2-D DWT)中暂存器的大小,降低了存储器的平均访问带宽,有效减小了芯片的面积和功耗.整个设计通过了FPGA验证,并采用HJTC 0.18μm工艺库进行了芯片设计.试验结果表明,片内暂存器的面积和功耗比普通方法分别减小了54.5%和61.4%.     

主伐对森林景观结构和空间分布格局影响的研究

本文用不同尺度分析了采伐对森林景观的影响。通过对景观组成单元的类型、总体景观比例随海拔梯度的分布格局、景观内各组份水平分布的隔离度等比较表明，采伐后自然重建的景观与原生景观无显著差异，森林景观对采伐干扰具有渐进稳定性。各景观单元均属聚集性分布。景观内部结构的多样性、均匀度有一定提高，景观优势度有所降低。采伐使景观单元破碎化，出现重组现象。采伐引发的景观单元转移概率因类型不同而异；松栎混交林景观单元在其生态区位内稳定性强，对采伐有负反馈效应；华山松为优势的景观单元采伐后明显扩大，以铁杉为主的景观单元也有类似情况；弱度干扰的红桦、云、冷杉景观单元结构稳定并有所扩展。     

CBERS-02影像条带噪声处理方法探讨

选择覆盖内蒙古阿荣旗地区CBERS02-CCD数据,采用直方图匹配法、主成分分析法、矩匹配法、低通滤波法、小波变换法等空间域和频率域共5种方法,结合定性分析和定量计算对比评价,结果表明,小波变换法可以有效去除条带噪声,而且在细节突出方面也存在一定优势;矩匹配法容易改变地物本身的光谱信息,虽然条带去除效果较好,但不适宜CBERS-02影像数据图像与处理工作;主成分分析法不仅没有去除条带,在某种程度上,反而加强了条带噪声。     

拖拉机驾驶员颈部疲劳的肌电评价

为了了解拖拉机驾驶员颈部疲劳状况,该文在模拟拖拉机倒车作业的基础上,对驾驶员颈部胸锁乳突肌的表面肌电信号进行了测试,选取积分肌电值、平均功率频率、小波分解系数等特征量对肌电信号进行时域、频域以及时频域分析。结果表明：拖拉机驾驶员颈部疲劳后胸锁乳突肌的积分肌电值、平均功率频率、小波分解系数都降低,疲劳前后各特征量存在显著性差异（P＜0.05）,这些特征量都可以有效评价拖拉机驾驶员的颈部疲劳。