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基于分形理论的土壤粗糙指数与孔隙率映射规律研究

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农业机械学报 2011年第11期42卷 32-38页

作者：王聪颖张慧娟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

为建立土壤表层孔隙率与表面粗糙程度之间的关系,提出了一种采用立体表面积对土壤表面粗糙性状进行覆盖的分形分析方法。该方法结合地面激光扫描仪快速测得的地表原始不平度数据,可直接测定出土壤表面分维值D∈[2,3)。为进一步探讨地表... 详细信息

为建立土壤表层孔隙率与表面粗糙程度之间的关系,提出了一种采用立体表面积对土壤表面粗糙性状进行覆盖的分形分析方法。该方法结合地面激光扫描仪快速测得的地表原始不平度数据,可直接测定出土壤表面分维值D∈[2,3)。为进一步探讨地表粗糙的细节信息,将立体表面积法引入到多重分形分析中,计算了各多重分形的谱参数。分析结果表明,单一分形维数Dl、Dr,多重分形谱参数α|fmax、Δα均能够有效地反映地表粗糙程度,在忽略耕作方式影响的前提下,α|fmax与表层土壤孔隙率的线性相关性最高(R2=0.701 4)。因此利用土壤表层粗糙程度的分形参数进行土壤表层孔隙率的预测是可行的。

关键词：土壤表层孔隙率土壤表面粗糙度分形立体表面积

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基于3-D数据的叶片萎蔫形态辨识方法

农业机械学报 2015年第5期46卷 286-292页

作者：蔡祥孙宇瑞赵燕东郑力嘉林剑辉北京林业大学信息学院北京100083 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

以西葫芦为试验对象,采用非接触式激光扫描获取植物叶片3-D形态信息,运用微分几何算法、二维傅里叶谱分析法、垂直投影叶面积法以及标准差法定义了4种植物萎蔫指数(TB_3D、RLWI-2DFT、RTPLA和RSD)用来定量刻画植物萎蔫状态。试验结果表... 详细信息

以西葫芦为试验对象,采用非接触式激光扫描获取植物叶片3-D形态信息,运用微分几何算法、二维傅里叶谱分析法、垂直投影叶面积法以及标准差法定义了4种植物萎蔫指数(TB_3D、RLWI-2DFT、RTPLA和RSD)用来定量刻画植物萎蔫状态。试验结果表明萎蔫指数能够很好地定量刻画植物萎蔫形态。其中TB_3D与太阳全辐射量、大气温度线性相关,决定系数取值范围分别为[0.710,0.721]和[0.513,0.589]。TB_3D与茎秆直径线性相关,决定系数为0.845。最后通过比较4种萎蔫指数刻画萎蔫状态的相关性,两两间决定系数大于0.736,结果表明4种指数的萎蔫表征效果基本一致。

关键词：西葫芦叶片 3-D数据水分胁迫萎蔫辨识萎蔫指数

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同步获取土壤介电与力学参数的实验系统

农业工程学报 2004年第5期20卷 147-150页

作者：林剑辉孙宇瑞马道坤中国农业大学精细农业研究中心北京100083

土壤作为一种由惰性固体、活性固体、溶质、气体以及水组成的多元复合系统,决定了其物理特性实验研究的复杂性。针对土壤物理实验中多变量信息同步实时获取的客观需要,应用一个自行设计的双变量传感器和虚拟仪器(VI)技术,研制了一台能... 详细信息

土壤作为一种由惰性固体、活性固体、溶质、气体以及水组成的多元复合系统,决定了其物理特性实验研究的复杂性。针对土壤物理实验中多变量信息同步实时获取的客观需要,应用一个自行设计的双变量传感器和虚拟仪器(VI)技术,研制了一台能够同时测量土壤力学特性与介电特性的智能化测试系统。该系统既能在0～40cm深度之间提供土壤圆锥指数分布与含水率分布剖面,而且还可运用信号处理中的相关理论分析双变量传感器输出信号间的相关特性。该系统为在实验室中分析土壤介电特性和力学特性研究提供了一个智能化的基础实验平台,并已在与德国波恩大学农业工程研究所的合作研究中成功地应用于田间实际测量中。

关键词：土壤测量实验系统介电圆锥指数含水率压实度

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EM38探测复垦土壤厚度分布的可行性研究

农业工程学报 2010年第12期26卷 319-323页

作者：蔡彩霞林剑辉孟繁佳孙宇瑞李道亮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

该文采用EM38电磁感应电导率仪测量辽宁省阜新市海州露天矿场复垦区一块面积为5000m2的覆土层的表观电导率,试探性研究表观电导率(ECa)与矿区排土场覆土厚度(TSLT)的相关性。测定结果证实ECa与相同点位剖面挖掘所得的深度数据有很好的... 详细信息

该文采用EM38电磁感应电导率仪测量辽宁省阜新市海州露天矿场复垦区一块面积为5000m2的覆土层的表观电导率,试探性研究表观电导率(ECa)与矿区排土场覆土厚度(TSLT)的相关性。测定结果证实ECa与相同点位剖面挖掘所得的深度数据有很好的负相关性,而两层土壤的电导率差值与上层土壤深度之间存在一定的正相关性。结合地统计克里格插值,得到了该复垦区覆土深度分布的预测趋势图。研究结论指出,基于EM38测量的表观电导率预测矿区复垦区覆土层厚度具有良好的可行性,为废弃矿区复垦质量的客观评估,提供了一种实用、简捷的工程检测手段。

关键词：土壤厚度测定电导率 EM38 复垦区

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基于粒子群优化的多小波图像降噪

光电工程 2011年第11期38卷 119-123页

作者：励金祥林剑辉尹曹谦金炜宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211

提出一种基于粒子群优化的多小波图像降噪方法。该方法首先根据图像降噪的特点,采用粒子群算法优化CL多小波的前置滤波器,实现了图像多小波变换的自适应预滤波;接着对一幅含噪声图像进行多小波分解,根据多小波分解后的能量分布特性,对... 详细信息

提出一种基于粒子群优化的多小波图像降噪方法。该方法首先根据图像降噪的特点,采用粒子群算法优化CL多小波的前置滤波器,实现了图像多小波变换的自适应预滤波;接着对一幅含噪声图像进行多小波分解,根据多小波分解后的能量分布特性,对小波系数进行阈值处理;后经多小波反变换,得到重构图像。实验表明,本文方法的客观性能(PSNR)和主观效果均优于传统小波去噪方法,同中值滤波和维纳滤波相比也有绝对优势。

关键词：多小波粒子群优化图像降噪

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

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应用电流法测量土壤圆锥指数

农业机械学报 2006年第9期37卷 61-63页

作者：曾庆猛孙宇瑞马道坤林剑辉汪懋华中国农业大学精细农业研究中心

圆锥指数仪是农业上用于测量土壤压实度的专用设备。基于机/电能量守恒原理,定量分析了测量过程中直流电动机输出功率与锥杆作用力之间的能量传递关系,提出了一种根据电动机电流来测量土壤圆锥指数的方法。试验结果证实了该方法的可行性。

关键词：圆锥指数电流传感器测量土壤压实度

牧场土壤含水率与坚实度空间变异与相关性分析

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农业机械学报 2009年第3期40卷 103-107,89页

作者：程强孙宇瑞林剑辉曾庆猛 Schulze Lammers P Schellberg J 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 波恩大学农业工程系德国波恩53115 波恩大学作物科学与资源保护研究所德国波恩53115

利用土壤水分/圆锥指数复合测量装置,应用精细农作技术体系网格定点测量与GPS定位,在一块面积约1.27 hm2的草地上获取了土壤含水率与坚实度空间分布基础数据,并针对采样过程中出现的数据缺失,用偏最小二乘法对数据进行修补。然后运用克... 详细信息

利用土壤水分/圆锥指数复合测量装置,应用精细农作技术体系网格定点测量与GPS定位,在一块面积约1.27 hm2的草地上获取了土壤含水率与坚实度空间分布基础数据,并针对采样过程中出现的数据缺失,用偏最小二乘法对数据进行修补。然后运用克里格插值法进行数字化成图,并在此基础上分别对含水率与坚实度的空间变异性及两者的相关性做了分析。

关键词：牧场草地土壤含水率坚实度空间变异相关性

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大田尺度下车载式土壤多参数测量方法研究

农业机械学报 2010年第11期41卷 188-192页

作者：盛文溢曾庆猛林剑辉 Schulze Lammers P 孙宇瑞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 波恩大学农业工程研究所

应用自行研制的土壤含水量、电导率与耕作阻力车载测试系统以及EM38电导率测试仪,在特定的耕作和施肥管理制度试验田中进行大田尺度下的土壤多参数车载测量研究。在土壤参数空间分布信息基础上进行相关分析,结果表明复合传感器具备农田... 详细信息

应用自行研制的土壤含水量、电导率与耕作阻力车载测试系统以及EM38电导率测试仪,在特定的耕作和施肥管理制度试验田中进行大田尺度下的土壤多参数车载测量研究。在土壤参数空间分布信息基础上进行相关分析,结果表明复合传感器具备农田土壤含水量和电导率变异响应能力,进一步建立了农田土壤电导率与含水量、耕作阻力以及施肥信息之间的统计预测模型。

关键词：土壤参数车载式测量大田尺度相关分析