基于双目视觉的香蕉园巡检机器人导航路径提取方法

为实现移动机器人香蕉园巡检自动导航,研究提出了一种基于双目视觉的香蕉园巡检路径提取方法。首先由机器人搭载的双目相机获取机器人前方点云,进行预处理后对点云感兴趣区域进行二维投影并将投影结果网格化,得到网格地图;然后采用改进的K-means算法将道路两侧香蕉树分离,其中初始聚类中心通过对网格地图进行垂直、水平投影以及一、二阶高斯拟合确定;最后基于最小包围矩形提取导航路径,将道路两侧网格以最小矩形框包围,提取两包围框中间线作为期望导航路径。测试结果表明,改进的K-means算法聚类成功率为93%,较传统方法提高了12%;导航路径提取平均横向偏差为14.27 cm,平均航向偏差为4.83°,研究方法可为香蕉园巡检机器人自动导航提供支持。     

基于主成分分析的片麻岩山地新栽幼树不同保水措施评价

[目的]探索北方退化干旱山地新栽幼树适宜的土壤保水措施,为北方干旱退化山地发展高效节水经济林产业提供科学依据。[方法]以2年生"绿岭"核桃嫁接幼树为试材,进行保水剂、秸秆覆盖和地膜覆盖等保水措施的不同组合处理,研究不同保水措施对土壤环境状况及新栽核桃幼树生长的影响,并采用主成分分析法对保水措施进行科学的综合评价。[结果]用土壤理化性质、土壤微生物数量和新栽幼树生长状况3个层次的17个指标构建了片麻岩山地新栽幼树保水措施的筛选模型,将原始数据标准化,提取出了4个主成分,可反映保水措施93.453%的综合效果。[结论]地膜覆盖是片麻岩山地新栽幼树最佳的保水措施。     

基于车载三维激光雷达的玉米点云数据滤波算法

为支持表型参数测量和数字植物相关研究,对车载三维激光雷达获取的玉米点云数据进行分析处理,提出了一种基于统计分析的两次滤波算法。以大喇叭口期的京农科728和农大84玉米为研究对象,使用VLP-16型三维激光雷达采集田间玉米点云数据;对点云数据进行直通滤波预处理,去除无关点后,进行第1次点云数据滤波处理,设置精确率和召回率阈值,选取参数组合;再对点云进行第2次滤波处理,确定精确率和召回率最优组合(110,0. 9)、(6,1. 2),边际组合(100,1. 0)、(6,1. 2)和(110,0. 8)、(5,0. 9),共3组参数组合;以3组验证集数据进行测试,结果表明:最优组合性能最优,可在京农科728和农大84玉米点云数据滤波中通用。     

基于激光雷达的巡检机器人导航系统研究

智能巡检机器人能够高效、可靠地完成巡检任务,降低工作人员的劳动强度,准确、稳定的导航定位是巡检机器人执行巡检任务的基础。本文研究了基于激光雷达的巡检机器人导航系统,可实现机器人在室内外环境下的地图建立、路径规划和导航定位。导航系统由远程监控平台与巡检机器人组成,远程监控平台发布巡检任务、监控机器人状态、查询与存储检测数据,巡检机器人可实现自主导航定位、遍历检测点、执行数据采集等巡检任务,二者通过无线网络实现远程数据交互。融合激光雷达与编码器信息,使用高鲁棒性Gmapping算法建立二维环境地图。根据地图与检测点信息,采用分支界定算法搜索最优巡检路线,以减少巡检时间和能源消耗。使用自适应蒙特卡罗定位(AMCL)算法估计机器人位置和姿态,结合巡检路线,进行导航定位。根据横向偏差与航向偏差,通过经典的PID算法完成机器人驱动控制。机器人搭载可见光相机与红外相机,可对目标进行可见光通道与红外通道的融合图像检测。对巡检机器人进行了室内导航定位试验,试验结果表明,在1 m/s的速度下,位置与航向偏差的平均绝对误差(MAE)分别小于5 cm和1.1°,标准差(SD)分别小于5 cm和1.5°,能够满足巡检导航定位的要求。     

核桃楸种子性状的初步研究

以近圆形、长形核桃楸种子为试材,对其部分性状及出苗率进行研究.结果表明,近圆形核桃楸种子的单果重、纵径、横径、侧径、三径均值、单果重/三径均值、缝合线厚度、缝合线宽度、壳厚、种仁重、出仁率依次平均为7.46 g、3.80 mm、2.59 mm、2.54 mm、2.64 mm、2.63、3.0 mm、4.1 mm、2.2 mm、1.3g、18.0％,长形核桃楸种子的上述指标依次平均为7.91 g、3.19 mm、2.61 mm、2.62 mm、2.98 mm、2.65、3.5 mm、4.3 mm、2.1 mm、1.2 g、16.8％,近圆形核桃楸种子单果重、横径、侧径、三径均值、单果重/三径均值、缝合线厚度、缝合线宽度依次比长形的小5.7％、0.8％、3.1％、11.4％、0.8％、4.8％、16.7％,其余指标依次高19.1％、4.9％、8.3％、7.1％;随着种壳减少,种子吸水达恒重所需时间减短且出苗率增加;在25℃下,种仁吸水4h达恒重,吸水时间比带整壳核桃楸种子快14倍;种仁的出苗率是带整壳核桃楸种子的9倍.     

不同砧木对‘绿岭’核桃抗寒性的影响

为了解不同砧木对‘绿岭’核桃抗寒性的影响,以"中宁强""中宁异""加州黑"和"核桃"作砧木,嫁接‘绿岭’核桃的2年生幼树为试材,分别在-5、-10、-15、-20、-25、-30℃低温胁迫后,测定其1年生枝条的电解质渗出率、丙二醛含量、保护酶活性、渗透调节物质等指标,分析其耐寒能力。结果表明:随着胁迫温度的下降,4种砧木的‘绿岭’核桃枝条的电解质渗出率呈‘S’型上升趋势,"中宁强""中宁异""加州黑""核桃"砧木‘绿岭’核桃的半致死温度分别为-21.7、-22.3、-25.3、-22.8℃;丙二醛含量、保护酶活性、脯氨酸含量、可溶性糖和可溶性蛋白质含量变化均呈先升后降的趋势,丙二醛含量在-25℃出现峰值;保护酶活性、脯氨酸含量在-20℃出现峰值;可溶性糖和可溶性蛋白质含量峰值出现在-15℃;运用隶属函数法进行抗寒性综合评价,得出4种砧木‘绿岭’核桃抗寒顺序为"加州黑""核桃""中宁强""中宁异",表明在抗寒性方面,"加州黑"是适合‘绿岭’核桃的砧木。     

光胁迫对翌年‘绿岭’核桃树体生长发育的影响

为探讨‘绿岭’核桃对光照的需求和适应性,设置了不同遮阴程度(80%、50%、30%),研究其对翌年‘绿岭’核桃树体生长发育的影响。结果表明:80%遮阴处理的一年生枝抽干长度和比例极显著大于其它处理和CK,分别为75cm和37.5%;80%遮阴处理的主枝抽干长度及比例极显著大于其它处理和CK,分别为138cm和72.42%;80%遮阴处理的主枝上结果枝抽干数量及比例极显著大于其它处理和CK,分别为每枝21.67条和91%;80%遮阴处理的结果枝抽干数量极显著大于其它处理和CK,每株达212条;80%遮阴处理的核桃叶片叶绿素含量极显著低于其它处理和CK;80%遮阴处理的叶面积指数极显著低于其它处理和CK,仅为2.34;80%遮阴处理的平均叶倾角极显著低于其它处理和CK,仅为40.23°;80%遮阴处理的无截取散射极显著高于其它处理和CK,达到0.17;80%遮阴处理的枝条含水量显著高于其它处理和CK,高达51.60%;80%遮阴处理枝条的可溶性糖、蔗糖和淀粉含量均显著低于其它处理和CK,仅为4.53%、2.07%和4.25%;80%遮阴处理的单株结果数量极显著低于其它处理和CK,每株仅为37.67个;80%遮阴处理的冠幅极显著低于其它处理和CK,仅为260.00cm×323.33cm;80%遮阴处理一年生枝的长度和粗度极显著大于其它处理和CK,达到241.12cm和3.02cm。     

核桃杂交后代叶片与果实性状的相关性

以5个核桃杂交组合的374个后代为试材,调查与测定了叶片和果实的10个性状,并分析了它们之间的相关性,以期为核桃育种和早期选种提供参考依据。结果表明:坚果横径、纵径和壳厚与单果质量在表型相关和遗传相关中均达显著水平;叶片各性状和单果质量的相关性不显著;通径分析的结果表明,坚果纵径、横径、壳厚和比叶重对单果质量的通径系数分别为0.160 4、0.626 3、0.290 8、-0.163 9,这4个因素对坚果单果质量的贡献达极显著效应,是影响核桃单果质量的主要因素。     

CO2与氮肥交互作用的番茄光合速率预测模型

为了实现CO2气肥和营养液氮肥含量的准确调控,建立了作物整个生长周期的光合速率预测模型。以番茄为实验对象,设置了3个CO2浓度和3个营养液含氮量的交互处理实验,使用LI-6400型便携式光合速率仪采集叶室内的环境信息和单叶净光合速率。利用多元线性回归方法建立了番茄整个生长周期的光合速率预测模型,模型的相关系数为0.885,调整后的决定系数为0.782。实验结果表明,该模型具有较高预测精度,可为温室CO2气肥浓度和营养液氮肥含量的调控提供理论依据。     

人工苜蓿草地土壤理化性状变化

为了明确西北旱地种植苜蓿对土壤物理性状、水分和养分的影响,对其进行了较为详尽地探讨。种植苜蓿能增加土壤团聚体含量,提高土壤通气透水能力。苜蓿生长发育时需要大量消耗土壤水分,连续多年种植苜蓿会导致土壤干燥化;种植苜蓿能提高土壤有机质和氮素水平,降低土壤磷、钾含量。施肥既能平衡土壤养分又能增加产草量。