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基于果萼图像的猕猴桃果实夜间识别方法

农业工程学报 2017年第2期33卷 199-204页

作者：傅隆生孙世鹏 Vázquez-Arellano Manuel 李石峰李瑞崔永杰西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 Institute of Agricultttral Engineering University of HohenheimStuttgart 70599Germany

根据猕猴桃的棚架式栽培方式,提出了一种适用于猕猴桃采摘机器人夜间识别的方法。采用竖直向上获取果实图像的拍摄方式,以果萼为参考点,进行果实的识别,并测试该方法对光照的鲁棒性。试验结果表明:基于果萼能够有效的识别猕猴桃果实,成... 详细信息

根据猕猴桃的棚架式栽培方式,提出了一种适用于猕猴桃采摘机器人夜间识别的方法。采用竖直向上获取果实图像的拍摄方式,以果萼为参考点,进行果实的识别,并测试该方法对光照的鲁棒性。试验结果表明:基于果萼能够有效的识别猕猴桃果实,成功率达94.3%;未识别和误识别的果实一般出现在5果及5果以上的簇中,原因是果实相互挤压导致的果萼部分不在果实图像的中心区域,以及果实之间的三角区形成暗色封闭区域;光照过小或过大会导致成像模糊或过曝,对正确率有细微影响;识别速度达到了0.5 s/个。因此,基于果萼的猕猴桃果实夜间识别方法在正确识别率和速度上都有很大提升,更接近实际应用。

关键词：机器人图像识别农作物猕猴桃果萼夜间识别毗邻果实

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异常水培生菜自动分选系统设计与试验

农业机械学报 2022年第7期53卷 282-290页

作者：武振超杨睿哲王文奇傅隆生崔永杰张昭西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100 北达科他州立大学农业与生物工程系法戈58102

为解决水培生菜包装前分选机械化程度低、分选任务重的问题,结合深度学习方法设计了一种异常水培生菜自动分选系统。该系统由信息感知、信息处理以及分选动作执行3个子系统组成。根据水培生菜异常叶片与正常叶片间差异性进行水培生菜分... 详细信息

为解决水培生菜包装前分选机械化程度低、分选任务重的问题,结合深度学习方法设计了一种异常水培生菜自动分选系统。该系统由信息感知、信息处理以及分选动作执行3个子系统组成。根据水培生菜异常叶片与正常叶片间差异性进行水培生菜分类,采用从下向上的三摄像头配合拍摄方式进行图像信息感知,并基于语义分割DeepLabV3+深度学习网络实现水培生菜图像信息实时处理,其处理性能为:平均联合交并比达83.26%,像素精度为99.24%,单幅图像处理时间为(193.4±4)ms。为便于实现异常水培生菜分选,基于水培生菜的表型及采收模式,设计了一种托架式异常水培生菜分选执行子系统,并以横向支撑杆角度、纵向支撑杆角度和步进电机转速为试验因素,以分选动作执行子系统的分选成功率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验。建立了各因素与指标间回归数学模型,运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化。获得参数最优组合为:横向支撑杆角度146°、纵向支撑角度150°、步进电机转速11 r/min。依据参数最优组合进行性能试验,得到分选动作执行子系统的分选成功率为98%,异常水培生菜自动分选系统的分选成功率为95%,满足生菜冷藏运输技术标准要求。

关键词：异常水培生菜自动分选系统深度学习分选动作执行子系统参数优化

水果流通管理中的QR码的编码与解码系统研究

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水果流通管理中的QR码的编码与解码系统研究

2006国际RFID技术高峰论坛会

作者：傅隆生孙明中国农业大学信息与电气工程学院中国农业大学信息与电气工程学院

二维条码具有高容量、高密度、纠错能力强、安全强度高等特点,使得二维条码作为信息的载体,在信息自动化领域发挥着越来越重要的作用。而QR码作为一种矩阵式二维条码,是建立在计算机图像处理技术和编码原理等基础上的一种图形符号自动... 详细信息

二维条码具有高容量、高密度、纠错能力强、安全强度高等特点,使得二维条码作为信息的载体,在信息自动化领域发挥着越来越重要的作用。而QR码作为一种矩阵式二维条码,是建立在计算机图像处理技术和编码原理等基础上的一种图形符号自动识读处理码制,具有有效快速的识别性能,因此本文选用QR码作为研究对象具有重要的理论意义和实用价值。本文研究QR码的编码系统和译码系统的图像预处理部分。首先基于QR码的国标（GB／T18284— 2000）,深入研究了Reed-Solomon纠错码编码算法,通过Visual C++6．0实现了QR码编码系统。然后讨论了基于数字图像处理技术的条码图像预处理和条码识别技术,在条码图像预处理中,利用Radon变换定位条码图像,并利用空间变换方法纠正采集图像出现的失真现象,同时根据QR图像的特性提出了一种获取边缘的挖空算法,在Visual C++6．0环境编写了QR码图像的预处理程序,该程序对通过摄像头采集到的QR码图像的验证,表明可以满足下一步的图像识别和解码的要求。

关键词：二维条码 QR Code Reed-Solomon Code 数字图像处理

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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猕猴桃采摘机器人末端执行器设计与试验

农业机械学报 2015年第3期46卷 1-8页

作者：傅隆生张发年槐岛芳德李桢王滨崔永杰西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 宫崎大学农学部宫崎8892192

进行了棚架式栽培模式自然生长条件下簇生猕猴桃无损采摘机器人末端执行器的研究。基于果实与果柄的分离特性,提出面向机器人的果实采摘方法和简化几何模型,进行了果实与果柄分离试验的可行性验证;基于果实采摘方法设计了从底部接近、... 详细信息

进行了棚架式栽培模式自然生长条件下簇生猕猴桃无损采摘机器人末端执行器的研究。基于果实与果柄的分离特性,提出面向机器人的果实采摘方法和简化几何模型,进行了果实与果柄分离试验的可行性验证;基于果实采摘方法设计了从底部接近、旋转包络分离毗邻果实并抓取、向上运动分离果实的末端执行器,并试制样机,进行了现场评价试验。结果表明,采摘模型能够实现果实与果柄的分离,末端执行器解决了毗邻果实分离问题,能够实现单个果实稳定抓取、无损采摘和采后抓持,成功率达到96.0%,平均单果耗时22 s。

关键词：猕猴桃采摘机器人无损采摘末端执行器

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基于机器视觉的嫁接用苗外观特征自动检测

农业机械学报 2014年第4期45卷 89-95页

作者：崔永杰王霞霞徐立青陈同李少华傅隆生西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100

提出了基于数学模型的幼苗外观特征自动检测方法,检测项目包括生长状态、子叶参数和胚轴参数。首先经过图像预处理提取幼苗二值图,利用行像素统计图确定特征参数基准点位置。然后以标定胚轴最小矩形倾斜度和宽度判定弯曲状态;子叶跨度... 详细信息

提出了基于数学模型的幼苗外观特征自动检测方法,检测项目包括生长状态、子叶参数和胚轴参数。首先经过图像预处理提取幼苗二值图,利用行像素统计图确定特征参数基准点位置。然后以标定胚轴最小矩形倾斜度和宽度判定弯曲状态;子叶跨度通过两子叶端点距离确定,子叶展开角通过两子叶底端平展位置拟合线夹角判定;胚轴弯曲度通过胚轴中心线上曲率最大的位置为分界点分别判断两段斜度而求得,胚轴长、轴径结合斜度补偿求得。与手工测量数据对比,轴长、轴径和子叶跨度的相关系数分别为0.935 1、0.899 9和0.903 4,相对误差分别小于7%、5%和7%,绝对误差分别小于4 mm、0.2 mm和6 mm。

关键词：嫁接用苗机器视觉外观特征参数数学模型自动检测

基于无人机RGB-D技术的果园参数获取实验设计

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实验技术与管理 2022年第4期39卷 61-65页

作者：傅隆生房文泰武振超李瑞西北农林科技大学机械与电子工程学院农业农村部农业物联网重点实验室陕西省农业信息感知与智能服务重点实验室陕西杨凌712100

在农业院校及相关科研生产单位中,无人机被广泛应用于果园的农情信息获取,但现有消费级无人机通常只装配RGB相机,常规的定高飞行随着距离增加可能出现不稳现象,导致数据偏差,影响后续计算分析。该文基于自行开发的无人机平台,装配Nvidi... 详细信息

在农业院校及相关科研生产单位中,无人机被广泛应用于果园的农情信息获取,但现有消费级无人机通常只装配RGB相机,常规的定高飞行随着距离增加可能出现不稳现象,导致数据偏差,影响后续计算分析。该文基于自行开发的无人机平台,装配Nvidia开发板搭载RGB-D相机,设计果园多参数获取实验。该无人机平台能够完成果园RGB-D数据的实时监测、多个参数数据获取及存储等功能,学生可通过参数获取实验中的实际操作实现相关基础知识和理论学习,同时,该无人机平台各部件易拆装且留有开源端口,便于学生进行自主研发。经大量测试及优化后,结合RGB-D技术的无人机平台精度满足教学科研要求,结合深度学习方法开展果园中苹果树的多参数估测实验案例研究(包括果树树高、冠幅长和冠幅宽),以期为本科、研究生的教学科研工作的开展提供支撑。

关键词：果园多参数获取无人机 RGB-D技术深度学习方法

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基于形态学图像处理的点阵式二维条码研究

包装工程 2008年第5期29卷 49-51页

作者：傅隆生孙明韩书庆杨亮中国农业大学北京100083 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097

通过研究二维条码的识别发现,在实际应用中,二维条码多以点阵等形式印刻在物体表面,而目前的检测算法只适用于纸制印刷品表面,不能用于检测印刻在其它材料表面的点阵式二维条码。经过研究,发现对该类二维条码应用形态学图像处理中的闭操... 详细信息

通过研究二维条码的识别发现,在实际应用中,二维条码多以点阵等形式印刻在物体表面,而目前的检测算法只适用于纸制印刷品表面,不能用于检测印刻在其它材料表面的点阵式二维条码。经过研究,发现对该类二维条码应用形态学图像处理中的闭操作,能将其转换成连续格式的二维条码,有利于二维条码的定位。同时针对闭操作中结构元素的确定,提出以二维条码模块的长、宽平均所占像素为边长的正方形结构元素。

关键词：点阵式二维条码定位图形膨胀闭操作结构元素

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基于近红外高光谱图像的冬枣损伤早期检测

食品科学 2017年第2期38卷 301-305页

作者：孙世鹏彭俊李瑞朱兆龙 Vázquez-Arellano MANUEL 傅隆生西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 霍恩海姆大学农业工程研究所德国巴符斯图加特70599

为了对冬枣损伤进行早期检测,采用近红外高光谱图像技术对损伤区域成像。针对高光谱图像波长多的特点,分别采用连续投影算法、相关特征选择算法、一致性(Consistency)算法选择冬枣损伤的特征波长,对提取的特征波长分别应用k-邻近、朴素... 详细信息

为了对冬枣损伤进行早期检测,采用近红外高光谱图像技术对损伤区域成像。针对高光谱图像波长多的特点,分别采用连续投影算法、相关特征选择算法、一致性(Consistency)算法选择冬枣损伤的特征波长,对提取的特征波长分别应用k-邻近、朴素贝叶斯(naive bayes,NB)、支持向量机(support vector machine,SVM)3种分类方法进行损伤区域识别。结果表明:所有方法选择的一致特征波长在1 353 nm和1 691 nm附近。Consistency算法选择的特征波长在SVM分类器下分类识别正确率达到95.16%,一致特征波长在NB分类器下分类识别正确率达到84.26%,验证了一致波长的有效性,为多光谱成像技术实现在线检测冬枣损伤提供参考依据。

关键词：冬枣高光谱成像特征波长轻微损伤检测

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冬枣压缩特性实验与计算仿真研究

食品科学 2017年第17期38卷 20-25页

作者：彭俊谢洪起冯亚利傅隆生 VáZQUEZ-ARELLANO Manuel 李瑞西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100 霍恩海姆大学农业工程研究所德国巴符斯图加特70599

为了研究冬枣果实在收获、分选、运输及贮藏过程的力学特性,对冬枣果实进行压缩实验和有限元仿真,分析不同成熟度白熟期和脆熟期冬枣在不同压缩方向下的弹性模量以及接触应力。压缩实验结果表明:白熟果实的破裂力大于脆熟果实;二者的压... 详细信息

为了研究冬枣果实在收获、分选、运输及贮藏过程的力学特性,对冬枣果实进行压缩实验和有限元仿真,分析不同成熟度白熟期和脆熟期冬枣在不同压缩方向下的弹性模量以及接触应力。压缩实验结果表明:白熟果实的破裂力大于脆熟果实;二者的压缩曲线相似,横向压缩曲线有较明显的生物屈服点,纵向压缩时没有明显的屈服点。横向压缩时,白熟果实的平均弹性模量计算值与仿真值分别为3.527 MPa和3.263 MPa,平均误差为11.38%;脆熟果实的平均弹性模量计算值与仿真值分别为3.131 MPa和2.877 MPa,平均误差分别为12.96%。纵向压缩时,白熟和脆熟果实的弹性模量计算值与仿真值平均误差分别为26.24%和27.66%。压缩应力云图显示:上压头接触面的最大应力大于与固定底板接触面的最大应力;横向压缩时,上下表面的接触应力呈现对称分布;相同的压缩方向,白熟果实的计算最大应力和仿真最大应力都大于脆熟果实;最大应力的计算值和仿真值的误差较大,最小平均误差为26.24%。研究结果可为冬枣运输、分级及贮藏过程中选择合适的包装设计和摆放方式提供理论参考。

关键词：冬枣压缩特性弹性模量有限元仿真