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基于改进EfficientDet的油橄榄果实成熟度检测

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农业工程学报 2022年第13期38卷 158-166页

作者：陈锋军张新伟朱学岩李志强林剑辉北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 国家林业局林业装备与自动化国家重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

自然环境下自动准确地检测油橄榄果实的成熟度是实现油橄榄果实自动化采摘的基础。该研究根据成熟期油橄榄果实表型特征的变化以及参考国际油橄榄理事会和中国林业行业标准的建议制定了油橄榄果实成熟度标准,并针对油橄榄果实相邻成熟... 详细信息

自然环境下自动准确地检测油橄榄果实的成熟度是实现油橄榄果实自动化采摘的基础。该研究根据成熟期油橄榄果实表型特征的变化以及参考国际油橄榄理事会和中国林业行业标准的建议制定了油橄榄果实成熟度标准,并针对油橄榄果实相邻成熟度特征差异不明显以及果实之间相互遮挡问题,提出一种改进EfficientDet的油橄榄果实成熟度检测方法。首先改进特征提取网络,在特征提取网络中引入卷积注意力模块(Convolution Block Attention Module,CBAM)细化不同成熟度之间的特征映射;其次改进特征融合网络,在加权双向特征金字塔网络(BidirectionalFeaturePyramid Network,Bi-FPN)中增加跨级的数据流加强果实的相对位置信息,最后通过623幅油橄榄测试图像对改进的EfficientDet模型进行测试。改进EfficientDet模型在测试集下的精确率P、召回率R和平均精度均值m AP分别为92.89%、93.59%和94.60%,平均检测时间为0.337s,模型大小为32.4M。对比SSD、EfficientDet、YOLOv3、YOLOv5s和FasterR-CNN模型,平均精度均值m AP分别提升7.85、4.77、3.73、1.15和1.04个百分点。改进EfficientDet模型能够为油橄榄果实的自动化采摘提供有效探索。

关键词：油橄榄果实成熟度检测 EfficientDet 注意力机制深度学习

基于无人机航拍图像与改进IntegrateNet的稠密云杉计数

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农业工程学报 2023年第18期39卷 74-81页

作者：才嘉伟陈锋军朱学岩彭小丹林剑辉顾梦梦北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 科罗拉多州立大学园艺与景观建筑系柯林斯堡80523

苗木数量统计和库存管理对于大型苗圃经营和管理十分重要。该研究针对种植稠密的云杉地块,以无人机航拍云杉图像为对象,提出一种改进IntegrateNet模型,实现稠密云杉的准确计数。选择对稠密目标识别性能好的IntegrateNet为基础模型,根据... 详细信息

苗木数量统计和库存管理对于大型苗圃经营和管理十分重要。该研究针对种植稠密的云杉地块,以无人机航拍云杉图像为对象,提出一种改进IntegrateNet模型,实现稠密云杉的准确计数。选择对稠密目标识别性能好的IntegrateNet为基础模型,根据稠密云杉粘连严重以及杂草背景干扰进行改进,首先使用自校正卷积(self-calibrated convolutions,SCConv)提高卷积感受野,增强模型对于不同尺寸云杉的适应能力。其次,在特征融合处应用十字交叉注意力机制(criss-cross attention,CCA)提高模型对上下文信息的提取能力。以平均计数准确率(mean counting accuracy,MCA)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、均方根误差(root mean square error,RMSE)和决定系数R2为评价指标。分析结果表明,改进IntegrateNet模型在181幅测试集上的平均计数准确率,平均绝对误差,均方根误差,决定系数分别达到98.32%,8.99株、13.79株和0.99,相较于TasselNetv3_lite、TasselNetv3_seg和IntegrateNet模型,平均计数准确率分别提升16.44、10.55和9.26个百分点,平均绝对误差分别降低25.62、10.45和6.99株,均方根误差分别降低48.25、13.84和12.52株。改进IntegrateNet模型能够有效提高稠密云杉的计数准确率,可为完善苗木数量统计系统提供算法基础。

关键词：无人机图像处理目标计数稠密云杉改进IntegrateNet

应用虚拟仿真系统融合中职物联网专业核心课程

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广东教育（职教） 2023年第8期 86-88页

作者：林剑辉广州市南沙区岭东职业技术学校

根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,国家正在积极推进虚拟现实技术在教学中的应用。《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》指出,虚拟仿真实验教学是教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容,是学科... 详细信息

根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,国家正在积极推进虚拟现实技术在教学中的应用。《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》指出,虚拟仿真实验教学是教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容,是学科专业与信息技术深度融合的产物。虚拟仿真实验教学可实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。

关键词：虚拟现实技术虚拟仿真系统信息技术教育信息化建设实验教学示范中心建设教学功能虚拟仿真实验教学中职

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圆锥指数仪贯入沙土试验的离散元法模拟

农业机械学报 2011年第11期42卷 44-48页

作者：李艳洁林剑辉徐泳北京林业大学工学院北京100083 中国农业大学理学院北京100083

利用离散元法对圆锥指数仪贯入沙土的试验进行了数值模拟研究。贯入试验与数值模拟结果所揭示的现象相吻合,即圆锥侧壁上的土壤摩擦阻力对总贯入阻力影响微小。离散元数值模拟结果显示,贯入圆锥锥尖部位的颗粒力链为强力链,颗粒的速度... 详细信息

利用离散元法对圆锥指数仪贯入沙土的试验进行了数值模拟研究。贯入试验与数值模拟结果所揭示的现象相吻合,即圆锥侧壁上的土壤摩擦阻力对总贯入阻力影响微小。离散元数值模拟结果显示,贯入圆锥锥尖部位的颗粒力链为强力链,颗粒的速度数值较大但方向杂乱,其他位置颗粒几乎静止;圆锥指数仪的贯入阻力随贯入深度增加而显著增大;土槽侧壁的正压力随贯入深度增加而增大;贯入速度变化对贯入阻力和土槽侧壁正压力的影响微弱。

关键词：圆锥指数仪贯入沙土离散元法

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圆锥指数仪贯入沙土过程的三维离散元法模拟

农业机械学报 2012年第7期43卷 63-68页

作者：李艳洁刘翼晨林剑辉徐泳北京林业大学工学院北京100083 中国农业大学理学院北京100083

在圆锥指数仪贯入沙土试验的基础上,建立了半圆柱形沙土料床的三维数值模型,利用离散元法对圆锥指数仪贯入沙土过程进行了模拟,讨论了圆锥指数的主要影响因素及其影响规律。研究结果表明:贯入圆锥的铅垂方向阻力、圆锥指数及半圆柱形料... 详细信息

在圆锥指数仪贯入沙土试验的基础上,建立了半圆柱形沙土料床的三维数值模型,利用离散元法对圆锥指数仪贯入沙土过程进行了模拟,讨论了圆锥指数的主要影响因素及其影响规律。研究结果表明:贯入圆锥的铅垂方向阻力、圆锥指数及半圆柱形料床侧壁的正压力均随着贯入深度的增加而增大,且形状窄、粒径大的料床圆锥指数明显大于形状宽、粒径小的料床;贯入后的大颗粒料床侧壁正压力明显大于小颗粒料床;当圆锥贯入速度大于0.2 m/s时,圆锥指数才明显增大,此时贯入过程已经对料床产生较强的冲击效应。最后,把贯入后的料床根据颗粒的位移划分为4个区域,可以直观地判断出贯入过程的影响范围,为实地测量土壤坚实度时取样点间距的选取提供了理论依据。

关键词：沙土圆锥指数仪离散元法三维模拟

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锂电池线性充电管理芯片的研究与优化

锂电池线性充电管理芯片的研究与优化

作者：林剑辉华中科技大学

学位级别：硕士

随着便携式电子设备小型化、轻量化的发展,锂电池使用也越来越多。由于锂电池相对其它类型电池(如镍镉,镍氢)具有重量轻、体积小和能量密度大的特点,很适合于移动电子产品,这推动了电池技术以及与之相关的电池充电控制技术迅速发展。因... 详细信息

随着便携式电子设备小型化、轻量化的发展,锂电池使用也越来越多。由于锂电池相对其它类型电池(如镍镉,镍氢)具有重量轻、体积小和能量密度大的特点,很适合于移动电子产品,这推动了电池技术以及与之相关的电池充电控制技术迅速发展。因此锂电池充电管理芯片的研究和设计具有重要意义。本文设计的锂电池充电芯片采用了恒流恒压的充电方法,并在此基础上将充电过程分为三个阶段:预充电、恒流充电和恒压充电。在充电初期采用较小的电流对电池进行预处理,对出现过放电的电池进行修复和保护;然后采用较大的恒定电流对电池充电,实现快速充电的目的;最后采用恒压充电,确保电池充满。这种充电方式具有充电时间短,充电效率高的优点。芯片中有电池状态检测电路不间断的检测锂电池的电压和电流,以确定锂电池应该进行的充电阶段。该芯片采用CSMC 0.6um CMOS工艺,设计新颖,输入电压范围宽(4.5V～15V)。集温度保护、小电流预充电、高精度恒流/恒压控制、充电终止、自动再充电、充电状态指示、休眠保护等多种功能于一体,使整个充电过程安全化、智能化。

关键词：模拟集成电路锂离子恒流恒压充电管理基准电路

基于土壤表面粗糙度预测降雨影响下的表层土壤孔隙度

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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北京林业大学学报 2013年第2期35卷 69-74页

作者：陈世超林剑辉孙宇瑞 Peter Schulze Lammers 北京林业大学工学院中国农业大学信息与电气工程学院德国波恩大学农业工程研究所

根据表层土壤(0～40mm)孔隙度与降水量和土壤表面粗糙度之间的关系,提出一种预测表层土壤孔隙度的新方法。基于此目的,在德国波恩大学Dikopshof试验站,以两块采用不同耕作方式(地块1:铧式犁+圆盘耙;地块2:旋转锄+圆盘耙)处理过的耕地为... 详细信息

根据表层土壤(0～40mm)孔隙度与降水量和土壤表面粗糙度之间的关系,提出一种预测表层土壤孔隙度的新方法。基于此目的,在德国波恩大学Dikopshof试验站,以两块采用不同耕作方式(地块1:铧式犁+圆盘耙;地块2:旋转锄+圆盘耙)处理过的耕地为研究对象,以耕后50d内的表层土壤孔隙度(TSP)与土壤表面粗糙度(SSR)为测量对象,分别采用地面激光扫描仪和气压比重计对TSP与SSR随时间的变化进行了连续测量,以研究TSP与SSR两者的动态关系。自2006到2009年,每年夏天进行1次重复试验,以研究不同降雨量对TSP与SSR关系的影响,并引入累计平均日降雨量(ARF)的影响指数。通过4a试验,得出结论:TSP随ARF增加而降低,随SSR降低而降低。在此基础上,建立了由ARF和SSR预测TSP的多元线性模型,且模型通过了F检验。结果表明,借助于地面激光扫描仪和降雨量数据,该模型可快速连续估算不同耕作方式下的土壤表层孔隙度。

关键词：孔隙度粗糙度测量降雨

基于嵌入式力学传感器的圆锥指数仪设计与试验

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农业机械学报 2013年第1期44卷 80-84页

作者：孟繁佳孙宇瑞王聪颖林剑辉中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 北京林业大学工学院北京100083

为消除在测量过程中因圆锥杆受被测材料摩擦力所产生的测量误差,改进了圆锥指数仪设计,将微型力学传感器嵌入到圆锥杆下端,实现了对土壤和青贮玉米饲料压实度的精确测量。试验结果表明,测量2种土壤压实度过程中,原有圆锥指数测量方法因... 详细信息

为消除在测量过程中因圆锥杆受被测材料摩擦力所产生的测量误差,改进了圆锥指数仪设计,将微型力学传感器嵌入到圆锥杆下端,实现了对土壤和青贮玉米饲料压实度的精确测量。试验结果表明,测量2种土壤压实度过程中,原有圆锥指数测量方法因圆锥杆受摩擦力作用所产生的测量误差可忽略不计。而在青贮玉米饲料压实度测量过程中,2种不同紧实度样本中圆锥杆受摩擦力约占压力传感器测量值32.56%和34.05%,当圆锥头不受阻力时,嵌入式力学传感器测量值为零,而压力传感器测量值约为110 N和280 N,表明原有测量结果存在较大误差。

关键词：圆锥指数仪土壤青贮饲料压实度嵌入式力学传感器

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一种太阳能供电的土壤水分无线传感器

江苏大学学报（自然科学版） 2009年第6期30卷 541-544页

作者：李连骏孙宇瑞林剑辉中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 北京林业大学工学院北京100083

针对农田环境的实际需要,研制了一种基于FD阻抗变换原理的新型土壤水分传感器.该传感器依靠太阳能供电,解决了农田环境下工作能量的补给问题,测量结果可实时无线传输.根据高频边缘电场效应,将传感器电极嵌入支撑杆末端,可在5～500mm的... 详细信息

针对农田环境的实际需要,研制了一种基于FD阻抗变换原理的新型土壤水分传感器.该传感器依靠太阳能供电,解决了农田环境下工作能量的补给问题,测量结果可实时无线传输.根据高频边缘电场效应,将传感器电极嵌入支撑杆末端,可在5～500mm的不同深度下测量土壤水分.为了使传感器实现低功耗运行,在降低系统各环节功耗与工作时序等方面进行了优化设计.试验结果表明,这种无线传感器能够依靠太阳能供电持久可靠工作,对于大面积农田水分无线网络化监控具有应用价值.

关键词：土壤含水率太阳能无线传输频域法功耗