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基于改进YOLOv5的大白菜快速识别方法研究

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农机化研究 2024年

作者：郑文峰龚中良刘强文韬管金伟廖舒怀中南林业科技大学机电工程学院

大白菜收获机融入深度学习目标检测技术是实现大白菜收获自动化的一种重要途径,但常用的深度学习目标检测方法过于依赖GPU硬件,很难在普通移动端应用。针对这一问题,研究以YOLOv5为基础模型的大白菜快速识别方法,并进行了相应的改进。首... 详细信息

大白菜收获机融入深度学习目标检测技术是实现大白菜收获自动化的一种重要途径,但常用的深度学习目标检测方法过于依赖GPU硬件,很难在普通移动端应用。针对这一问题,研究以YOLOv5为基础模型的大白菜快速识别方法,并进行了相应的改进。首先,用ShuffleNetV2网络的下采样单元和基本单元替换原模型骨干部分,使模型的参数大量减少,实现轻量化;然后,在颈部嵌入CBAM注意力模块检测输出,弥补轻量化后模型精度下降问题,最终的模型命名为YSCNet。实验结果表明:改进模型能够快速准确地识别白菜,其准确度、召回率、平均精度分别为97.32%、97.38%、98.08%。通过实时检测测试发现,YSCNet在CPU平台上相较于原模型表现更好,其FPS可达50.51帧/s。

关键词：大白菜目标检测 YOLOv5 轻量化注意力机制

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基于移动机器人的树木识别与冠层信息测量

中国农机化学报 2024年第5期45卷 232-238页

作者：廖舒怀王凯宋健解福祥王名声龚中良中南林业科技大学机电工程学院长沙市410004 潍坊学院机械与自动化学院山东潍坊261061

针对人工测量苗圃冠层参数费时费力,无法快速提取果树冠层参数的问题,提出一种基于环境点云识别算法的树木冠层信息提取方法。首先利用LiDAR-IMU紧耦合里程计进行点云矫正和特征点提取,在建图中使用旋转约束解决Z轴偏移问题,完成测量区... 详细信息

针对人工测量苗圃冠层参数费时费力,无法快速提取果树冠层参数的问题,提出一种基于环境点云识别算法的树木冠层信息提取方法。首先利用LiDAR-IMU紧耦合里程计进行点云矫正和特征点提取,在建图中使用旋转约束解决Z轴偏移问题,完成测量区域的环境重建;将点云地图传输至后台工作站后,使用欧式聚类和3D-FV-DNNs算法对树木点云进行分割与识别;最后在找到第一主枝后利用立方体素法实现冠层体积建模,采用二维栅格法提取冠层面积参数。试验表明:本文采用的建图算法能较高精度地重建完整果园环境,基于DNN深度学习分类器的苗圃识别方法获取的P-R曲线的Bet值比SVM与RF分类器所获取的数值高出0.064 1与0.099 9,此外树冠体积与面积的R^(2)与RMSE分别为0.746 77、0.697 8以及0.097 54、0.076 77。表明本文算法测得的冠层参数与人工测量值有强相关性,为果园精细化管理提供重要支撑。

关键词：移动机器人点云环境地图深度学习点云识别树冠参数

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茶油鉴伪光学特性参数的对比分析

食品与机械 2024年第7期40卷 30-36页

作者：管金伟李大鹏龚中良刘强蒋涵中南林业科技大学机电工程学院湖南长沙410004

[目的]对比光学特性参数[吸收系数(μa)和约化散射系数(μ′s)]鉴别掺伪茶油的能力,并探索组合提取方式对模型的提升效果。[方法]以植物油为试验材料,制备不同质量分数的掺伪茶油;采用不同的预处理方式对光学特性参数数据进行预处理,提... 详细信息

[目的]对比光学特性参数[吸收系数(μa)和约化散射系数(μ′s)]鉴别掺伪茶油的能力,并探索组合提取方式对模型的提升效果。[方法]以植物油为试验材料,制备不同质量分数的掺伪茶油;采用不同的预处理方式对光学特性参数数据进行预处理,提取特征波段后建立随机森林(RF)定性鉴别模型。[结果]经过竞争性自适应重加权算法(CARS)和无信息变量剔除算法(UVE)进行特征提取后,利用μa和μ′s数据建立的模型鉴别准确率分别为95.65%,95.65%和98.55%,97.10%,与CARS特征提取方式相比,组合提取方式(UVE-CARS)使模型的鉴别结果至少可提升1.45%。[结论]利用μa可更快速、准确地实现对不同掺伪种类茶油的鉴别,采用组合提取方式可有效提升模型鉴别能力。

关键词：光学特性参数茶油鉴伪定性模型随机森林

基于光谱变换算法的不同横径沃柑的光谱与建模对比分析

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食品与机械 2024年第5期40卷 113-121,218页

作者：胡峰龚中良文韬代兴勇唐子叶中南林业科技大学机电工程学院湖南长沙410004

目的:减小沃柑横径对糖度预测带来的影响。方法:将132个沃柑按横径分为小等果(65~70 mm)、中等果(70~75 mm)和大等果(75~80 mm)3组。采集全体沃柑的横径光谱后,运用光谱变换算法,综合光谱信息与沃柑横径信息,将不同大小的沃柑光谱转换... 详细信息

目的:减小沃柑横径对糖度预测带来的影响。方法:将132个沃柑按横径分为小等果(65~70 mm)、中等果(70~75 mm)和大等果(75~80 mm)3组。采集全体沃柑的横径光谱后,运用光谱变换算法,综合光谱信息与沃柑横径信息,将不同大小的沃柑光谱转换到同一横径基准下。将修正前的光谱与修正后的光谱分别通过预处理,目标共生距离算法(SPXY)划分,竞争性自适应权重取样法(CARS)筛选特征波长点以及偏最小二乘回归法(PLS)建立修正前后的糖度模型。结果:小等果光谱经过修正,预测集决定系数(R_(P)^(2))由0.790提升至0.821,预测集均方根误差(RMSEP)为0.489降低至0.443;中等果光谱经过修正,R_(P)^(2)由0.801提升为0.845,RMSEP为0.460降低至0.422;大等果光谱修正,R_(P)^(2)由0.820提升至0.863,RMSEP为0.431降低至0.393。结论:光谱修正算法减小了沃柑横径带来的光谱差异,提升了模型的预测精度。

关键词：沃柑横径光谱修正糖度

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大白菜机械化收获技术研究现状与发展趋势

农机化研究 2024年第3期46卷 252-258页

作者：王名声龚中良解福祥宋健廖舒怀李崔建中南林业科技大学机电工程学院长沙410004 潍坊学院机械与自动化学院山东潍坊261061

随着现代农业技术的发展,大白菜机械化收获技术在我国越来越引起重视。目前,我国大白菜收获作业仍以人工为主,机械化收获水平较低。为了使大白菜收获跟上时代的步伐,满足大白菜的生产需要,结合国内外大白菜机械化收获技术,重点分析了大... 详细信息

随着现代农业技术的发展,大白菜机械化收获技术在我国越来越引起重视。目前,我国大白菜收获作业仍以人工为主,机械化收获水平较低。为了使大白菜收获跟上时代的步伐,满足大白菜的生产需要,结合国内外大白菜机械化收获技术,重点分析了大白菜机械化收获中拔取、切根、输送提升及转运收集等关键技术;然后,总结现有收获机及其关键部件所存在的问题;最后,针对我国现阶段的研究情况,对我国大白菜机械化收获方面的研究提出几点建议,旨在为我国大白菜机械化收获技术装备的研发与应用提供参考依据。

关键词：大白菜机械化收获结球叶菜

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基于机器视觉的柑橘果形测控系统设计

农机化研究 2024年第1期46卷 120-125页

作者：王志宇文韬李浪聂齐毅刘豪龚中良中南林业科技大学机电工程学院长沙410004

针对柑橘果形特征中圆度和果径检测精度低、姿态定位时间长的问题,设计了一种嵌入式快速检测与控制系统。系统以STM32单片机为系统控制核心,测量了单目相机图像的半径误差和形状误差,并采用高斯滤波、数字图像形态学、Hu矩和Canny算法,... 详细信息

针对柑橘果形特征中圆度和果径检测精度低、姿态定位时间长的问题,设计了一种嵌入式快速检测与控制系统。系统以STM32单片机为系统控制核心,测量了单目相机图像的半径误差和形状误差,并采用高斯滤波、数字图像形态学、Hu矩和Canny算法,对动态的柑橘图像进行姿态识别与柑橘果形检测。检测结果表明:视觉检测系统半径误差控制在1.8%以内,形状误差为2.71%~3.69%;在5个/s柑橘的检测速度下,柑橘圆度和果径的在线分级正确率分别为81%和91.92%。本研究结合机器视觉无损检测技术,实现了动态下柑橘圆度和果径特征的综合检测与分级。

关键词：机器视觉 STM32 Hu矩圆度果径柑橘

基于反射光谱的油茶籽油掺伪量快速测定及特征波长特性研究

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中国油脂 2024年第3期49卷 132-139页

作者：刘强龚中良李大鹏文韬汪志强管金伟郑文峰中南林业科技大学机电工程学院长沙410004

为了探索紫外-可见-近红外反射光谱测定油茶籽油掺伪量的方法,按照不同掺伪比例制备了244个油茶籽油掺伪大豆油、菜籽油、花生油、玉米油的样本,以自主搭建的实验平台采集所制备样本在200~1100 nm范围内的反射光谱。将原始光谱进行Savit... 详细信息

为了探索紫外-可见-近红外反射光谱测定油茶籽油掺伪量的方法,按照不同掺伪比例制备了244个油茶籽油掺伪大豆油、菜籽油、花生油、玉米油的样本,以自主搭建的实验平台采集所制备样本在200~1100 nm范围内的反射光谱。将原始光谱进行Savitzky-Golay(SG)-连续小波变换(CWT)预处理后,利用Kennard-Stone(K-S)算法以2∶1的比例将样本划分成校正集和预测集。采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)、自主软收缩算法(BOSS)、迭代变量子集优化算法(IVSO)进行特征波长选择,分别建立基于支持向量机(SVM)、极限学习机(ELM)、随机森林(RF)的油茶籽油掺伪量快速预测模型,同时对特征波长的特性进行了研究。结果表明:原始光谱经过SG-CWT(L5)预处理和BOSS特征波长筛选后,建立的基于SVM的油茶籽油掺伪量快速预测模型能够鉴别掺伪量为1%及以上的油茶籽油,该模型在十折交叉验证和网格搜索法下得到最佳惩罚因子(c)和核函数(γ)分别为5.2780和0.1088,其预测决定系数(R_(P)^(2))、预测均方根误差(RMSE_P)、预测平均绝对误差(MAE_(P))分别为0.9985、0.0134、0.0102。特征波长聚集程度和陡度对模型预测结果存在一定影响。综上,建立的基于反射光谱的油茶籽油掺伪量快速预测模型预测误差小,预测效果较好。

关键词：油茶籽油紫外-可见-近红外反射光谱反射率 BOSS-SVM 特征波长特性

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界面摩擦过程非连续能量耗散机理研究

物理学报 2008年第4期57卷 2358-2362页

作者：龚中良黄平华南理工大学机械工程学院广州510640

结合无磨损界面摩擦微观能量耗散机理的复合振子模型,运用量子理论建立了微观能量耗散的量子力学模型.分析表明:在滑动过程中,当界面原子从一种平衡态跳跃至另一种平衡态时,摩擦功以离散形式耗散为界面原子热振子,且界面吸收能量的能力... 详细信息

结合无磨损界面摩擦微观能量耗散机理的复合振子模型,运用量子理论建立了微观能量耗散的量子力学模型.分析表明:在滑动过程中,当界面原子从一种平衡态跳跃至另一种平衡态时,摩擦功以离散形式耗散为界面原子热振子,且界面吸收能量的能力是离散的;高能态界面较低能态界面吸收能量的能力强,表现为易于吸收界面势能.界面原子吸收和释放能量的离散性在宏观上表现为摩擦功耗散的非连续性,为从微观角度解释无磨损界面摩擦状态周期性变化提供了理论基础.

关键词：摩擦非连续能量耗散复合振子模型

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基于热力耦合的滑动摩擦系数模型与计算分析

华南理工大学学报（自然科学版） 2008年第4期36卷 10-13页

作者：龚中良黄平华南理工大学机械工程学院广东广州510640

为预测和控制摩擦过程,通过分析界面原子在界面势能场激励下的热振动,建立了基于摩擦界面热力耦合过程的滑动摩擦系数计算模型.计算分析表明:滑动摩擦系数随相对滑动速度增大而增大;当摩擦界面实际接触面积与载荷呈线性关系时,滑动摩擦... 详细信息

为预测和控制摩擦过程,通过分析界面原子在界面势能场激励下的热振动,建立了基于摩擦界面热力耦合过程的滑动摩擦系数计算模型.计算分析表明:滑动摩擦系数随相对滑动速度增大而增大;当摩擦界面实际接触面积与载荷呈线性关系时,滑动摩擦系数与接触面积无关;当实际接触面积接近名义接触面积时,滑动摩擦系数随载荷的增加而减小;此外,滑动摩擦系数随晶格常数增大而降低,随原子质量减小而减小.

关键词：界面原子热力耦合滑动摩擦系数能量耗散热振动