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基于机器视觉花椒目标识别与定位技术研究

基于机器视觉花椒目标识别与定位技术研究

作者：齐锐丽陕西理工大学

学位级别：硕士

花椒的采摘需要耗费大量人力,目前农村劳动力不但缺乏,而且成本逐年增加,使得花椒生产成本急剧增加,成为制约其规模化生产的主要因素。因此,研究高效率农业采摘技术是现代农业的发展要求。本课题以树上的花椒为对象,利用计算机视觉、数... 详细信息

花椒的采摘需要耗费大量人力,目前农村劳动力不但缺乏,而且成本逐年增加,使得花椒生产成本急剧增加,成为制约其规模化生产的主要因素。因此,研究高效率农业采摘技术是现代农业的发展要求。本课题以树上的花椒为对象,利用计算机视觉、数字图像处理、模式识别等技术,研究了自然环境下花椒目标的自动识别与定位方法,以期增强机器人现场作业的精准率,提高工作效率。具体开展了以下几方面工作:(1)研究了花椒图像的采集及颜色特征。在研究花椒实际生长状况的基础上,重点阐述了花椒果实在常用颜色空间模型中的特点。首先,采用颜色空间模型中多个颜色分量对花椒图像进行处理,对比各分量中花椒果实的颜色特征;其次,利用定量化的方法对各分量图中果实、树枝、叶子和背景等景物的灰度值进行统计和分析。(2)研究了自然环境下花椒图像的分割方法。设计了基于R与H分量图,并结合大律法(OTSU)分割出花椒图像兴趣区,并与R-G色差法、ITS法及K-means聚类算法分割结果相比较,结果表明基于R与H分量的OTSU分割法能更好的分割出花椒兴趣区,并更真实地接近实际中的花椒区域。(3)研究了自然环境中花椒采摘点的定位。首先通过对花椒串区域进行形态学处理,采用Canny算法提取花椒串的轮廓区域,然后根据形心偏差法及惯性主轴法求解得到花椒采摘点像素坐标,并与图像中的最佳采摘区域的像素进行对比,最后分析不同光照下100幅图像中花椒串采摘点的像素误差,其中有83幅图像的采摘点与最佳采摘点像素误差在30之间,误差在10个像素以内的图片幅数达83%,表明该方法能基本达到花椒采摘点的准确定位。(4)为进一步获得花椒果实串的三维空间坐标,分析了花椒串图像的二维信息,研究了双目视觉匹配原理,设计并实现了花椒串三维坐标的获取。采用双目视觉形心匹配法进行试验,并对获得的目标花椒的三维坐标值进行误差分析,试验结论表明:在离基线350100mm的范围内花椒串形心匹配在X、Y、Z坐标上的误差范围分别为-1.2mm、-2.4.7mm、-11.31.5mm,能基本满足采摘机器人对目标的采摘要求。本课题完成了基于机器视觉的花椒目标识别与定位技术研究,文中所提出的识别定位方法、相应的算法及算法的有效性分析为实现自然环境下的花椒准确识别与定位奠定了基础,对提高花椒现场采摘效率有重要作用。

关键词：花椒识别图像分割采摘点定位双目视觉形心匹配

基于AWRSEI的岱海流域生态环境质量时空演变及驱动因子分析

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环境科学 2024年第3期45卷 1598-1614页

作者：赵嘉丽李兴孙冰内蒙古师范大学化学与环境科学学院呼和浩特010022 内蒙古师范大学内蒙古节水农业工程研究中心呼和浩特010022 内蒙古自治区环境监测总站呼和浩特分站呼和浩特010022

流域是重要的生态安全屏障和社会经济发展区域,为了更加客观准确地评价干旱和半干旱区流域生态环境质量,基于遥感生态指数(RSEI)引入盐度指标构建适用于干旱和半干旱区流域的遥感生态指数(AWRSEI)并以岱海流域为例分析其适用性.基于AWR... 详细信息

流域是重要的生态安全屏障和社会经济发展区域,为了更加客观准确地评价干旱和半干旱区流域生态环境质量,基于遥感生态指数(RSEI)引入盐度指标构建适用于干旱和半干旱区流域的遥感生态指数(AWRSEI)并以岱海流域为例分析其适用性.基于AWRSEI模型,采用4期Landsat TM/OLI合成影像,对2001~2020年岱海流域的生态环境质量进行定量评价,通过变异系数和空间自相关分析岱海流域生态环境质量时空演变规律,并通过地理探测器进行成因分析和驱动因子解释力分析.结果表明:(1)AWRSEI与各生态因子的平均相关系数为0.860,比单个指标分量更具代表性;第一主成分的荷载正负值和排序与RSEI一致,特征值贡献率比RSEI高3.69%,评价结果与真实地表情况更为接近,适合用于干旱区流域的生态环境质量评价.(2)岱海流域2001~2020年AWRSEI指数的年均值为0.427,生态环境质量基础较差,期间AWRSEI的均值呈现波动上升的趋势,并且在2020年均值达到最高0.502.整体生态环境质量明显好转,恶化区域减少了20.51%,改善区域增加了12.71%.空间分布上,岱海流域南部和西北部高海拔地区的林地生态环境质量优,北部和南部中海拔地区生态环境质量较差,湖区北侧生态环境质量优于南侧.(3)岱海流域AWRSEI变异系数平均值为0.280,生态环境质量状况稳定,整体变化波动较小,高波动主要集中在湖区南侧和居民点区域.岱海流域生态环境质量存在显著的空间自相关性,高-高集聚区主要分布在高海拔的林地区域和低海拔耕地区域;低-低集聚区零星分布在中海拔区域.(4)2001~2020年岱海流域生态环境的提升主要由于NDVI提高,NDBSI和NDSI降低. NDVI和NDBSI是交互作用最强的组合,对生态环境的解释力最强.土地利用是AWRSEI的主导因子,解释力最强.土地利用和气象因子的组合是交互作用最强,且各驱动因子之间均为增强关系.

关键词：生态环境质量遥感生态指数(RSEI) 岱海流域空间自相关地理探测器

基于改进SMOTE不均衡样本处理和IHPO-DBN的变压器故障诊断方法研究

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 21-30页

作者：周萱吴伟丽西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054 西安市电气设备状态监测与供电安全重点实验室陕西西安710054

针对由于变压器故障样本不均衡和故障模型陷入局部最优而导致的分类准确率低的问题,提出了基于改进的合成少数类过采样技术和优化深度置信网络(deep belief network, DBN)的变压器故障诊断方法。首先采用聚类融合的K-means算法,通过分... 详细信息

针对由于变压器故障样本不均衡和故障模型陷入局部最优而导致的分类准确率低的问题,提出了基于改进的合成少数类过采样技术和优化深度置信网络(deep belief network, DBN)的变压器故障诊断方法。首先采用聚类融合的K-means算法,通过分簇和匹配的方式筛选出不稳定的少数类样本用以改进中心点合成少数类过采样技术(center point synthetic minority oversampling technique, CP-SMOTE)算法,并对少数类样本进行扩增,解决了变压器故障数据分布不均衡的问题。其次,通过加入随机逆向学习和自适应惯性权重技术对猎食者优化算法进行改进,并用改进后的算法对DBN的内部参数进行优化调整,提高了模型精度。最后,将不同数据预处理情况下以及不同数据规模下的变压器故障模型进行仿真对比。结果表明,经过数据预处理和模型优化后的变压器故障识别准确率能够提高到98%,有效地解决了故障数据不平衡导致的分类精度低的问题。

关键词：变压器故障诊断不均衡样本 K-means聚类改进合成少数过采样改进猎食者优化

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基于HSV模型与改进的OTSU算法花椒图像分割

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中国农机化学报 2019年第11期40卷 155-160页

作者：齐锐丽陈曼龙杨宗浩丁敏陕西理工大学机械工程学院陕西汉中723000 陕西省工业自动化重点实验室陕西汉中723000

为实现农业智能机器人对作业现场花椒的识别,提出了一种基于HSV模型与改进的Otsu算法相结合的图像分割方法:以现场图像的H分量图像作为处理样本,先采用中值滤波滤除噪声,再利用改进的Otsu算法进行阈值分割,达到对花椒目标辨识的目的。... 详细信息

为实现农业智能机器人对作业现场花椒的识别,提出了一种基于HSV模型与改进的Otsu算法相结合的图像分割方法:以现场图像的H分量图像作为处理样本,先采用中值滤波滤除噪声,再利用改进的Otsu算法进行阈值分割,达到对花椒目标辨识的目的。通过对采摘现场成熟的大红袍花椒在顺光、背光、遮阴3种情况下采集的图像进行分割,结果表明:在顺光、背光、遮阴条件下,分割识别率分别为93.3%、90%、88.3%,且与传统的Otsu算法相比,图像分割时间缩短20%以上,为现场机器人花椒采摘识别提供了一种方法。

关键词：花椒识别图像分割 HSV模型 Otsu算法

合并干燥综合征、脑脊液EBV阳性的初发鼻咽癌1例并文献复习

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中华内科杂志 2024年第5期63卷 490-494页

作者：王爽邱峰张红丽赵珺冯锦丽解放军总医院第八医学中心神经内科北京100091

通过回顾2021年3月3日解放军总医院第八医学中心宏基因组学第二代测序技术(mNGS)检测到脑脊液EBV阳性合并干燥综合征的初发鼻咽癌患者1例的诊治过程,检索国内外数据库有关脑脊液EBV阳性的脑炎或脑膜炎、鼻咽癌相关报道,对所有患者的一... 详细信息

通过回顾2021年3月3日解放军总医院第八医学中心宏基因组学第二代测序技术(mNGS)检测到脑脊液EBV阳性合并干燥综合征的初发鼻咽癌患者1例的诊治过程,检索国内外数据库有关脑脊液EBV阳性的脑炎或脑膜炎、鼻咽癌相关报道,对所有患者的一般资料、首发症状、治疗及预后进行分析。脑脊液EBV阳性与自身免疫病、病毒性脑炎或脑膜炎、鼻咽癌相关,合并干燥综合征少见;脑脊液EBV阳性多在复发鼻咽癌患者中出现,初发鼻咽癌患者脑脊液EBV阳性鲜见报道。对于具有免疫背景、临床以头痛或颅神经受累为主要表现,或者疑诊鼻咽癌的患者,宜尽早行脑脊液mNGS或EBV DNA检测以评估危险分层,判断预后,制定个性化的治疗方案。

关键词：干燥综合征 EB病毒脑炎鼻咽癌宏基因组二代测序

谷胱甘肽的类氧化酶Au@MnO_(2)粒子刻蚀荧光检测方法

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光学学报 2024年第4期44卷 329-335页

作者：肖传豪梁慧丽濮阳职业技术学院河南大学濮阳工学院河南濮阳457000 濮阳市中医院检验科河南濮阳457000

设计合成了一种UFO状的具有类氧化酶性质的Au@MnO_(2)纳米粒子。Au@MnO_(2)可催化邻苯二胺(OPD)和氧气反应,生成具有荧光的2,3-二氨基吩嗪(DAP)。加入谷胱甘肽(GSH)后,GSH对MnO_(2)的蚀刻导致纳米粒子的催化能力降低,从而使DAP的荧光强... 详细信息

设计合成了一种UFO状的具有类氧化酶性质的Au@MnO_(2)纳米粒子。Au@MnO_(2)可催化邻苯二胺(OPD)和氧气反应,生成具有荧光的2,3-二氨基吩嗪(DAP)。加入谷胱甘肽(GSH)后,GSH对MnO_(2)的蚀刻导致纳米粒子的催化能力降低,从而使DAP的荧光强度减弱,可实现对GSH的荧光灵敏检测。在560 nm处的荧光强度与GSH浓度(0.01~10μmol/L和50~1000μmol/L)呈良好的线性关系,检测限为0.003μmol/L。此外,该体系对GSH具有很好的选择性,不受其他离子和氨基酸的干扰。重要的是,该传感器不仅可检测水溶液中的GSH,而且可成功检测血清中的GSH。所提方法具有灵敏度高、抗干扰能力强、操作简单等优点,在生物分析和疾病诊断中具有一定的潜力。

关键词：荧光 Au@MnO_(2)纳米粒子类氧化酶谷胱甘肽

钻井液流变性对转盘钻井钻柱耦合振动抑制的参数影响研究

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机械工程学报 2024年第5期60卷 183-195页

作者：陈益丽柳军梁爽西南石油大学机电工程学院成都610500 成都大学机械工程学院成都610106

当钻头钻进时,环空内的钻井液因混合大量岩屑会表现出较强的非牛顿流变性,对钻柱振动行为产生较大影响。采用Hamilton变分原理建立了转盘钻井钻柱纵-横-扭耦合(Axial-lateral-torsional coupling,ALTC)非线性动力学模型,模型充分考虑了... 详细信息

当钻头钻进时,环空内的钻井液因混合大量岩屑会表现出较强的非牛顿流变性,对钻柱振动行为产生较大影响。采用Hamilton变分原理建立了转盘钻井钻柱纵-横-扭耦合(Axial-lateral-torsional coupling,ALTC)非线性动力学模型,模型充分考虑了钻柱结构阻尼、钻井液非牛顿流变阻尼、钻头-岩石互作用及钻柱-井壁接触等因素的影响。提出一种瑞利阻尼矩阵计算方法,采用纵、横、扭、纵-横、横-扭、纵-扭阻尼矩阵联合求得纵-横-扭耦合阻尼矩阵,实现了在钻柱ALTC振动阻尼中考虑钻井液的影响。采用有限元法结合Newmark-β法实现了系统非线性振动模型的离散及求解,并借助现场实测数据验证了模型的有效性。利用模型探究了钻井液流变参数对钻柱ALTC振动响应的影响机理,结果表明:较大的钻井液屈服应力和稠度系数(τ_(Hy)=7,k=5),及较小的幂律指数(n=0.2)可更好地抑制钻柱系统纵向振动,降低跳钻风险;较大的钻井液屈服应力和稠度系数(τ_(Hy)=7,k=5),幂律指数n=0.8可更好地抑制钻柱系统横向振动,保持井眼直径;较大的稠度系数和幂律指数(k=5,n≥0.8)可更好抑制钻柱系统粘滑振动,提高机械钻速。研究结果可为优化钻柱及钻井液参数,降低钻柱有害振动,提高钻井效率提供理论支撑。

关键词：转盘钻井钻柱振动耦合振动钻井液流变性粘滑振动

一类半正二阶Dirichlet边值问题正解的存在性

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山东大学学报(理学版) 2024年

作者：李存丽西北师范大学数学与统计学院

考察二阶半正问题{-u’’(t)=λ(f(u(t))+α(t)),t∈(0,1）,u(0)=u(1)=0,正解的存在性,其中λ是正参数,a∈C([0,1],R),f∈C([0,∞),[0,∞))。f满足超线性增长条件时,证得存在常数λ~*>0,当0<λ<λ~*时,问题(P)存在一个正解。主要结果的... 详细信息

考察二阶半正问题{-u’’(t)=λ(f(u(t))+α(t)),t∈(0,1）,u(0)=u(1)=0,正解的存在性,其中λ是正参数,a∈C([0,1],R),f∈C([0,∞),[0,∞))。f满足超线性增长条件时,证得存在常数λ~*>0,当0<λ<λ~*时,问题(P)存在一个正解。主要结果的证明基于锥上的不动点定理。

关键词：正解半正问题 Dirichlet边界条件不动点定理

基于多尺度结构与界面工程调控的高储能密度聚合物基电介质复合材料

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1438-1450页

作者：王轶飞吴诗丽汪宏西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室西安710049 南方科技大学材料科学与工程系广东深圳518055

电介质材料是决定电介质电容器储能特性的关键材料。聚合物基复合电介质因综合了聚合物基体和改性填料的独特优势已成为目前极具发展潜力的储能电介质材料。然而,当前高度集成化和小型化的能源动力系统对电介质电容器的储能性能提出了... 详细信息

电介质材料是决定电介质电容器储能特性的关键材料。聚合物基复合电介质因综合了聚合物基体和改性填料的独特优势已成为目前极具发展潜力的储能电介质材料。然而,当前高度集成化和小型化的能源动力系统对电介质电容器的储能性能提出了更高的要求,而改善性能的根本在于进一步提升聚合物基复合电介质的储能密度。本工作比较了不同种类聚合物基电介质复合材料的性能特征,总结了其结构特点和设计思路,从多尺度结构和界面工程调控等方面回顾了提升复合电介质储能性能的方法,包括调控填料的微观结构、构建宏观层状结构、纳米涂覆聚合物表面、聚合物分子结构设计等策略。最后,总结了当前聚合物基复合电介质材料面临的挑战和未来的发展趋势。

关键词：结构设计界面工程高储能密度复合电介质