利用Kalman滤波和Hungarian算法的多目标奶牛嘴部跟踪及反刍监测

针对奶牛养殖场复杂环境下多目标奶牛嘴部自动跟踪及反刍监测困难的情况,该研究提出了一种基于嘴部区域跟踪的多目标奶牛反刍行为智能监测方法。在YOLOv4模型识别奶牛嘴部上下颚区域的基础上,以Kalman滤波和Hungarian算法跟踪上颚区域,并对同一奶牛目标的上颚和下颚区域进行关联匹配获取嘴部咀嚼曲线,以此获取反刍相关信息,从而实现多目标奶牛个体的嘴部跟踪和反刍行为监测;为解决奶牛快速摆头运动和棚舍栏杆遮挡引发奶牛标号变化的问题,提出未匹配跟踪框保持及扩大的方法。采集并选择实际养殖场环境下的反刍奶牛视频66段,对其中58段视频采取分帧操作得到图像,制作YOLOv4模型数据集,以其余8段视频验证跟踪方法和反刍行为判定方法的有效性。试验结果表明,YOLOv4模型对奶牛嘴部上颚、下颚区域的识别准确率分别为93.92%和92.46%;改进的跟踪算法可实现复杂环境下多目标奶牛嘴部区域的稳定跟踪,且有效解决了栏杆遮挡、快速摆头运动造成的奶牛标号变化现象,上下颚匹配率平均为99.89%,跟踪速度平均为31.85帧/s;由反刍行为判定方法获取的咀嚼次数正确率的平均值为96.93%,反刍时长误差的平均值为1.48 s。该研究可为实际养殖中多目标奶牛反刍行为的智能监测和分析提供参考,也可供其他群体动物运动部位的跟踪和行为监测借鉴。     

基于核K—均值聚类算法的植物叶部病害识

针对植物叶部病害图像的特点,首先对采集到的玉米病害彩色图像采用矢量中值滤波法去除噪声,然后提取玉米病叶彩色图像的纹理特征和颜色特征作为特征向量,利用Mercer核,把输入空间的样本映射到高维特征空间进行K-均值聚类以及植物病害识别.试验涉及的4种玉米病害识别正确率达82.5%,核K-均值聚类方法适合玉米叶部病害分类.     

基于Harris算子的籽粒尖端识别方法

通过籽粒尖端形态特征分析,提出了一种基于Harris角点检测的籽粒尖端识别方法。Harris算子在一个局部区域中检测角特征,作为籽粒最明显的角结构,尖端在Harris角点检测中具有最大的响应值,使其对尖端不明显的籽粒也有良好的响应。通过对玉米、南瓜和西葫芦等具有尖端特征的750粒籽粒的测试结果表明,提出算法的尖端检测综合准确率为95.6%。     

农业自动化领域中计算机视觉技术的应用

计算机视觉技术的应用已扩展到农业自动化领域。该文介绍了计算机视觉系统的组成,概述了国内外计算机视觉技术在农业生产自动化中的应用状况,并对计算机视觉技术应用于农业自动化中存在的问题及发展前景做了概括     

温室环境控制方法研究现状分析与展望

环境控制方法是实现温室蔬菜高效生产的关键。随着现代控制技术的快速发展,温室环境控制方法逐步从手动、定时控制方法,转变为设定值控制和智能控制等方式。该文概述了以设定值为目标实现环境控制的方法,归纳了模糊控制、解耦控制、人工智能控制和表型控制等智能控制方法的特点,总结了现有温室环境调控领域控光、控温、控气、通风、灌溉和“云-边-端”协同控制系统的优劣。针对现存问题,指出该领域的发展趋势为构建考虑扰动因素影响的温室环境控制方法,研制基于作物生长和表型评价体系的环境调控模型,以及建立多模型融合的“云-边-端”协同温室环境调控系统。相关技术的发展将为温室的智能化与信息化发展提供重要的决策依据和借鉴意义。     

果园环境参数远程检测WSN网关节点设计

为解决果园环境参数远程检测中网关节点因电磁干扰造成ZigBee模块传输距离过短,不能满足动态配置ZigBee网络的不足,采用核心板加底板及模块化接口的硬件设计思路,提高系统的抗电磁干扰能力;采用串口编程及单线程通信策略实现ZigBee网络动态配置,用判断2次接收数据差值及变化趋势决定是否传输数据以减小功耗.测试表明,网关节点可稳定采集数据并远程传输,提高了抗电磁干扰能力,与电路板集成设计相比通信距离增加了1倍,并可灵活地动态配置ZigBee网络.     

苹果病害智能诊断方法研究与设计

针对传统苹果专家病害诊断系统自学习能力差、准确率低的不足,研究并设计了人工神经网络的苹果病害诊断方法.采用动态编码对苹果病害模糊知识进行量化,构建BP网络诊断模型进行诊断;采用Java语言开发基于Web的病害动态诊断平台,用白水苹果病害样本进行了实验.该方法对20种苹果病害的诊断具有较好的效果,测试准确率达到85.4%.在获得必要领域知识的前提下,用神经网络进行苹果病害诊断准确率高,系统设计灵活,基于Web的诊断平台便于推广和使用.     

葡萄干彩色图像的背景分割研究

背景分割是分析葡萄干其他特征的基础。为此,经研究提出一种改进的迭代算法,用来获取葡萄干灰度图像阈值;基于RGB阈值法与亮度阈值法,对葡萄干进行背景分割后的图像分析比较,证明亮度阈值法能较好地进行葡萄干彩色图像背景分割,保存图像的颜色信息。     

肉牛体形参数计算机视觉检测

利用数字图像处理技术,对肉牛体形参数计算机视觉检测技术进行了研究。用基于色度的阈值分割算法对图像进行分割,对自然条件下获取的肉牛图像进行了分析和检测,对选择的特征参数进行了测量。试验表明,应用计算机视觉技术测量肉牛体形参数是可行的。在测量的6个特征参数中,最大平均相对误差为2.73％。     

基于角度约束空间殖民算法的树点云几何结构重建方法

激光点云数据包含信息丰富、精度高,在森林演变、植物模型重构方面应用广泛。为提高树三维重构时的精度与真实感,提出一种基于实测点云数据的三维重构方法。首先使用Kinect 2.0采集树的双面点云数据,在树根附近放置塑料标准球作为标记,使用人工标记法粗配与ICP(Iterative closest point)算法精配相结合的方式对获取的双面点云数据进行配准,得到树完整的点云数据;其次,引入生长角度约束改进空间殖民算法生成树的三维骨架,根据管道模型估算树枝粗度,使用广义圆柱体生成树干;最后对叶片单独建模,根据叶序规则添加树叶完成树的三维重构。以玉兰树、枫树以及深圳先进技术研究院可视计算研究中心(VCC)公开库中的Limit Tree为例,进行重构实验,重构结果表明,该方法能够逼真地模拟树的三维形态结构,较好的展现树的拓扑结构关系,重构误差在6.5%以内,可为虚拟树木三维建模、虚拟修剪以及树的拓扑结构分析等研究提供参考。