基于视觉显著性图的黄瓜霜霉病识别方法

为提高黄瓜霜霉病叶部病害机器自动识别的准确性和鲁棒性,提出了一种基于视觉显著性图的黄瓜叶部霜霉病识别方法。首先将图像从RGB色彩空间变换到HSV色彩空间中进行色彩修正,再变换回RGB空间利用R、G、B分量的线性组合生成视觉显著性图,最后通过对生成的视觉显著性图进行阈值分割以识别病害区域。利用从北京市北部郊区日光温室采集到的50幅具有典型霜霉病特征的黄瓜叶片原始图像进行实验,结果表明,该方法能较为准确地从叶部彩色图像中识别出霜霉病病斑区域,平均误分率为6.98%,优于K-means法(11.38%)和OTSU法(15.98%);平均运行时间0.661 4 s,少于K-means法的1.424 9 s;运行时间的均方根误差为0.051 5 s,鲁棒性优于K-means硬聚类算法。     

数控机床主轴优化设计专家系统研究

为了提高数控机床的加工精度并促进制造业升级发展,对数控机床主轴优化设计专家系统进行了研究。基于当前丰富的数控机床主轴设计经验、机械动力学、优化方法和模糊逻辑理论,构造了主轴传动方式模糊优选法。以提高数控机床主轴的动静态性能为优化目标,通过灵敏度分析法选择设计变量,建立主轴结构多目标优化设计的数学模型,并提出一种渐进优化算法用于模型求解,得到一种新的主轴结构优化设计方法。将主轴传动方式模糊优选法和主轴结构优化设计方法进行集成,从而形成一套数控机床主轴优化设计专家系统。以一种精密数控机床主轴的多目标优化设计作为应用案例,将优化设计结果与实际情况和实验结果进行对比分析,验证了所构造的数控机床主轴优化设计专家系统的可行性。     

基于机器视觉的果树树冠体积测量方法研究

针对人工测量精度低、费时费力,而基于三维激光扫描技术、超声波技术等自动测量方法成本高、操作复杂的不足,提出了基于机器视觉的果树树冠体积测量方法,搭建了可移植性果树树冠体积自动测量平台。基于机器视觉实现待测树冠图像获取,通过图像处理算法获得树冠图像面积特征,并采用最小二乘法和五点参数标定法获得普适性树冠面积与体积相关关系模型,从而得到树冠体积,通过对梨树以及桂花树样本的试验,可以发现预测树冠体积平均误差分别为13.73%和10.18%。对于不具备系列样本无法构建模型的树冠,采用单点测量法,根据树冠轮廓拟合椭球结构体,然后根据体积求算补偿公式,完成体积测量,测量误差在10%左右。表明树冠形态特征的图像提取算法可行有效,通过面积以及轮廓特征量均能很好地表达树冠体积特征。     

基于机器视觉的采后荔枝表皮微损伤实时检测

利用机器视觉技术进行采后荔枝的品质检测与分级有重要意义。首先结合摄像机与荧光光谱仪进行了荔枝图像的光谱分析,荧光作为激发光进行荔枝果皮的发射光谱特性分析,确定了不同荧光照射荔枝果实表皮的视觉检测方法的可行性;然后设计了具有不同颜色光照转换控制功能的机器视觉系统,选定了红色、蓝色和绿色荧光灯,对正常和微损伤两种品质状态的荔枝果实荧光图像进行灰度直方图统计分析,确定了利用蓝色荧光作为照射光源以及HSV颜色空间的V分量进行微损伤荔枝果实图像识别的方法,利用探索性分析法对荔枝果实视觉检测试验结果进行统计与分析,确定了正常与微损伤荔枝果实图像分割的灰度图阈值范围,结合优化的圆拟合算法,实现了荔枝果实视觉智能分级系统的设计。试验结果表明:该研究方法对正常荔枝和表皮微损伤荔枝的识别正确率为92%,为荔枝产后智能化检测分级提供了技术支持。     

冷冻食品切割机安全防护系统识别技术

为降低冷冻食品加工中工人操作时手部被割伤的风险,提出基于机器视觉的切割机安全防护系统识别技术,系统利用彩色相机对切割机工作区域进行实时监控,以锯条位置为参考点设置不同的危险区域,对采集的图像进行分析处理,针对工人操作时的手套颜色受照明影响大,提出拮抗色感知颜色特征提取与高斯混合模型分类相结合的目标颜色识别方法,对手套的颜色特征进行分类检测,通过形态学处理与特征量统计判定最终结果,判别工人手部所处的危险等级。实现了整个切割机的安全防护系统设计,其实验测试结果表明,系统能够准确识别不同照明条件下的手套颜色特征,相比HSV和CIE Lab颜色空间,降低了图像处理时间,单幅图像处理时间为39.18 ms,具有较好的鲁棒性,满足了安全防护系统实时性和可靠性的要求。     

基于Flow Simulation的气力脱膜装置流场分析

为解决目前残膜回收机脱膜难题,设计了一种气力脱膜装置。采用SolidWorks软件对该装置进行了几何建模,利用其附带的CFD插件Flow Simulation对模型进行流场特性模拟,得出了在不同结构参数下吹气口压强和风速的分布特性。结果表明:圆室圆口风箱吹气口的压强和风速均比方室方口风箱大,在风箱入口风压为101 826 Pa、流量为2 006 m3/h时,吹气口最小风压为101 462.83 Pa,最小风速为11.729 m/s,能够很好地满足脱膜条件。此研究结果可以为气力脱膜机械的研发提供参考。     

基于圆心定位的籽粒计数方法研究

作物籽粒数常用于评价农作物的产量和品质。为此,利用机器视觉技术,提出了一种基于圆心定位的籽粒计数方法。针对不粘连、简单粘连和复杂粘连3种情况,各拍摄15张大豆照片,利用Mat Lab进行图像预处理、粒径统计、Freeman链码提取、圆心定位、圆心筛选和聚类等处理后,计算大豆的籽粒数。实验表明:不粘连和简单粘连准确率均为100%,复杂粘连的平均准确率为97.8%;此方法对于圆形籽粒的计数具有很好的效果。     

农用液压式生物质成型机的试验研究

阐述了液压式生物质成型机的成型机理,并对其进行了试验研究。试验和分析结果皆表明:在原料为自然干燥玉米秸秆的条件下,要保证成型机工作顺利、成型棒成型效果良好且单位产品能耗较低,应该把加热温度稳定在240～250℃之间,从而使在原料为自然干燥玉米秸秆的条件下成型机的关键生产参数(即加热温度)得到了确定。     

自走式农田清平机测控系统研究

研究自走式农田清平机测控系统硬软件组成、控制方式及在线测控原理。系统采用激光发射器与倾角传感器作为基准信号源,并形成基准平面;激光信号与倾角信号经时间段封闭处理,避免同时调整时相互干扰;测控系统使清平部件实时平行于基准平面,并在该平面内保持水平。     

边界点矩特征傅里叶描述的马铃薯薯形研究

马铃薯的形状是马铃薯分级的重要指标之一。针对适用于实时图像处理的目标识别系统,本文提出了一种结合矩特征和傅立叶描述子的形状识别新方法。该方法以质心为中心将物体划分为多个扇形区域,计算各扇形区域的矩特征值获得表示物体形状的矩特征序列,再通过离散傅立叶变换得到具有平移、旋转以及比例不变性的归一化矩特征傅立叶描述子,采用相似度计算进行形状分类。实验结果表明,该方法对目标形状的平移、旋转和比例变换具有不变性,能准确地将马铃薯的形状分为椭圆、圆和畸形三类,准确率分别为90%,93.3%,100%,识别率较高,具有良好的应用前景。