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Vision-based adaptive variable rate spraying approach for unmanned aerial vehicles

International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2019年第3期12卷 18-26页

作者： Linhui Wang Yubin Lan Xuejun Yue kangjie ling Zhenzhao Cen Ziyao Cheng Yongxin Liu Jian Wang International Laboratory of Agricultural Aviation Pesticide Spraying Technology(ILAAPST) Guangzhou 510642China College of Electronic Engineering South China Agricultural UniversityGuangzhou 510642China College of Engineering South China Agricultural UniversityGuangzhou 510642China School of Civil Engineering and Transportation South China University of TechnologyGuangzhou 510640China

The rapid developments of unmanned aerial vehicles(UAV)and vision sensor are contributing a great reformation in precision *** can fly their UAV spraying pesticides around their crop fields while staying at their remote control room or any place that is separated from their farm ***,there is a common phenomenon in rice planting management stage that some empty areas are randomly located in ***,a critical problem is that the waste of pesticides that occurs when spraying pesticides over rice fields with empty areas by using the common UAV,because it is difficult to control the flow accuracy based on the empty areas *** tackle this problem,a novel vision-based spraying system was proposed that can identify empty areas automatically while spraying a precise amount of pesticides on the target *** this approach,the image was preprocessed with the Lucy-Richardson algorithm,then the target area was split from the background with k-means and the feature parameters were extracted,finally the feature parameters were filtered out with a positive contribution which would serve as the input parameters of the support vector machine(SVM)to identify the target *** a fuzzy control model was analyzed and exerted to compensate the nonlinearity and hysteresis of the variable rate spraying *** results proved that the approach was applicable to reducing the amount of pesticides during UAV spraying,which can provide a reference for precision agriculture aviation in the future.

关键词： vision sensor UAV adaptive spray variable rate spraying fuzzy control empty area precision agriculture aviation

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基于高光谱图像的龙眼叶片叶绿素含量分布模型

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农业机械学报 2018年第8期49卷 18-25页

作者：岳学军凌康杰洪添胜甘海明刘永鑫王林惠华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室广州510642 华南农业大学电子工程学院广州510642 华南农业大学工程学院广州510642

针对传统高光谱单点法检测叶绿素含量效率低、精度不足等问题,提出一种基于高光谱图像和卷积神经网络(CNN)多特征融合的深度学习龙眼叶片叶绿素含量分布预测模型。首先进行Savitzky-Golay光谱去噪,然后通过奇异值分解(SVD)和独立成分分... 详细信息

针对传统高光谱单点法检测叶绿素含量效率低、精度不足等问题,提出一种基于高光谱图像和卷积神经网络(CNN)多特征融合的深度学习龙眼叶片叶绿素含量分布预测模型。首先进行Savitzky-Golay光谱去噪,然后通过奇异值分解(SVD)和独立成分分析(ICA)提取特征光谱,再对特征光谱图像提取灰度共生矩阵(GLCM)和CNN纹理特征,最后建立粒子群优化(PSO)支持向量回归(SVR)、深度神经网络(DNNs)分布模型。结果表明,基于特征光谱建模的PSO-SVR预测效果最佳,全期的校正集和验证集模型决定系数R2为0.822 0和0.815 2。对比多种主流模型,基于特征光谱、GLCM纹理、CNN纹理特征的ICA-DNNs模型预测精度最高,校正集和验证集R2分别为0.835 8和0.821 0。试验结果表明,高光谱图像可快速无损地对龙眼叶片叶绿素含量分布进行检测,可为龙眼树实时营养监测和病害早期防治提供理论依据。

关键词：龙眼叶片叶绿素深度学习高光谱图像支持向量回归

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基于高光谱和深度迁移学习的柑橘叶片钾含量反演

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农业机械学报 2019年第3期50卷 186-195页

作者：岳学军凌康杰王林惠岑振钊卢杨刘永鑫华南农业大学电子工程学院广州510642

针对传统柑橘叶片钾含量检测方法耗时费力、操作繁琐且损伤叶片等弊端,引入高光谱信息探索柑橘叶片钾含量快速无损检测与预测模型,选用ASD Field Spec 3光谱仪采集柑橘4个重要物候期(萌芽期、稳果期、壮果促梢期和采果期)的叶片反射光谱... 详细信息

针对传统柑橘叶片钾含量检测方法耗时费力、操作繁琐且损伤叶片等弊端,引入高光谱信息探索柑橘叶片钾含量快速无损检测与预测模型,选用ASD Field Spec 3光谱仪采集柑橘4个重要物候期(萌芽期、稳果期、壮果促梢期和采果期)的叶片反射光谱,同步采用火焰光度法测定叶片的钾含量;先用正交试验确定小波去噪的最佳去噪参数组合,再进行不同光谱形式变换,对不同物候期光谱进行基于堆栈稀疏编码机-深度学习网络(Stacked sparse autoencoder-deep learning networks,SSAE-DLNs)的特征提取迁移和融合多种特征,对比支持向量机回归、偏最小二乘法回归、广义神经网络、逐步多元线性回归等多种诊断模型,结果表明,模型SSAE-DLNs基于一阶微分光谱特征建立全生长期钾含量预测模型的性能最优,其校正集和验证集决定系数分别为0. 898 8、0. 877 1,均方根误差分别为0. 544 3、0. 552 8。试验表明,深度迁移学习网络可对柑橘叶片钾含量进行精确预测,为高光谱检测技术用于柑橘树长势监测和营养诊断提供了参考。

关键词：柑橘叶片钾含量深度迁移学习堆栈稀疏自动编码机高光谱支持向量回归

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基于DCP和OCE的无人机航拍图像混合去雾算法

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农业机械学报 2016年第S1期47卷 419-425页

作者：岳学军王林惠兰玉彬刘永鑫凌康杰甘海明华南农业大学电子工程学院广州510642 国际农业航空施药技术联合实验室广州510642 华南农业大学工程学院广州510642

针对无人机在雨雾天气下的农田航拍图像退化问题,考虑无人机自身特性,提出了一种基于DCP和OCE的无人机航拍图像混合去雾算法。首先判断原始图像天空区域的存在,利用Canny边缘检测算法对带天空区域的原始图像进行分割并做高斯羽化处理,... 详细信息

针对无人机在雨雾天气下的农田航拍图像退化问题,考虑无人机自身特性,提出了一种基于DCP和OCE的无人机航拍图像混合去雾算法。首先判断原始图像天空区域的存在,利用Canny边缘检测算法对带天空区域的原始图像进行分割并做高斯羽化处理,再采用膨胀和腐蚀等形态学操作进行二值化区域填充,去除非天空区域中对应亮度低的区域,提取天空区域和非天空区域。非天空区域图像采用基于导向滤波的暗通道先验算法去雾。天空区域图像采用基于代价函数的优化对比度算法去雾。本试验分别从主观视觉性和无参考量化评测两方面对100幅航拍图像去雾结果作出评价,试验结果表明,所提算法在对带雾图像去雾后,出现Halo现象的概率相较于DCP算法降低了95%,其综合评测均值指数提高了26%,去雾效果明显,色彩还原度高,没有明显的过渡区域和偏色现象,处理速度可达33帧/s,平均速度相较于DCP算法提高了32%,能满足实时性要求。

关键词：图像去雾无人机暗通道先验优化对比度增强图像分割

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基于神经网络PID的无人机自适应变量喷雾系统的设计与试验

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华南农业大学学报 2019年第4期40卷 100-108页

作者：岑振钊岳学军王林惠凌康杰程子耀卢杨华南农业大学电子工程学院

[目的]针对传统植保无人机在定量喷施作业时由于飞行速度的变化造成施药不均匀以及传统控制算法无法满足无人机变量喷雾系统所需的实时性和稳定性等问题,设计一种基于神经网络PID的自适应无人机变量喷雾系统。[方法]采用风压变送器测出... 详细信息

[目的]针对传统植保无人机在定量喷施作业时由于飞行速度的变化造成施药不均匀以及传统控制算法无法满足无人机变量喷雾系统所需的实时性和稳定性等问题,设计一种基于神经网络PID的自适应无人机变量喷雾系统。[方法]采用风压变送器测出无人机的飞行速度,根据速度采用脉宽调制(PWM)方法进行自适应变量喷雾,同步用流量传感器测出实际喷雾流量,融合BP神经网络PID控制算法调节喷雾流量。由MATLAB构建BP神经网络PID控制算法,并与PID、模糊PID和神经元PID对比及分析;田间试验过程中,对比分析无人机定量喷雾与随飞行速度改变的变量喷雾效果,采用水敏纸获取雾滴沉积量分布,分别从整体区域、飞行方向和喷杆方向评价沉积量分布的均匀性。[结果]算法仿真对比试验结果表明,与PID、模糊PID和神经元PID相比,BP神经网络PID阶跃响应上升时间分别少28.57%、84.73%和31.03%,正弦跟踪平均误差分别小63.01%、87.03%和0.58%,方波跟踪平均误差分别小74.00%、79.53%和6.80%,鲁棒性强,无静差,超调量为1.20%;喷雾对比试验结果表明,本系统能够根据飞行速度自适应调节喷雾流量,实际流量与目标流量的平均偏差为8.43%,水敏纸扫描结果表明总体区域雾滴沉积量的变异系数对比定量喷雾平均降低26.25%,喷杆方向平均降低18.79%。[结论]该研究结果可为农业航空变量喷雾技术的应用提供理论基础。

关键词：无人机风压变送器自适应变量喷雾神经网络PID

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基于移动互联的农产品二维码溯源系统设计

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华南农业大学学报 2017年第3期38卷 118-124页

作者：凌康杰岳学军刘永鑫王健王林惠甘海明华南农业大学电子工程学院/广东省农情信息监测工程技术研究中心广东广州510642

【目的】提出一种基于移动互联的农产品二维码(QR码)溯源系统。【方法】研究该系统的逻辑和物理结构,分析里德-索洛蒙(RS码)纠错编码原理及二维码编码算法。采用压缩感知(Compressed sensing,CS)算法预处理受污图像,对比传统的Gaussian... 详细信息

【目的】提出一种基于移动互联的农产品二维码(QR码)溯源系统。【方法】研究该系统的逻辑和物理结构,分析里德-索洛蒙(RS码)纠错编码原理及二维码编码算法。采用压缩感知(Compressed sensing,CS)算法预处理受污图像,对比传统的Gaussian、Disk和Log去噪方法,研究二维码数据容量与纠错的关系,研究扫描像素、受污位置和可识别图像的联系,确定手机摄像头参数。【结果】手机扫描最低像素为200万。RS编码信噪比为10.7 d Bm时,CS误码率为0.040 1,低于Log法的0.042 5;RS编码信噪比为11.7 d Bm时,CS误码率为0.011 3,低于Gaussian法的0.014 7。CS在多种噪声处理中的最大编码信噪比均大于10 d Bm。噪声掩盖区域对位置区影响最大,噪声在位置区和编码区的解码平均正确率分别为87.68%和91.24%。【结论】该系统实现了对象信息的完整性、可追溯性,解决了农产品种植、加工、流通、销售各个环节信息的滞后问题。

关键词：二维码(QR码) 里德-索洛蒙码压缩感知信噪比(SNR) 农产品溯源系统

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基于有源射频识别的应急车辆交通引导系统

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计算机应用 2016年第A1期36卷 273-277页

作者：凌康杰岳学军王林惠刘永鑫全东平王健华南农业大学电子工程学院广州510642

针对应急车辆在交叉路口滞留时间长、发生碰撞的可能性高的问题,提出了一种基于有源射频识别(RFID)的应急车辆交通引导系统。采用基于ATmega16的车载主控制器和基于STM32交通灯控制器构成应急信息采集系统,服务器应用程序采用Visual Ba... 详细信息

针对应急车辆在交叉路口滞留时间长、发生碰撞的可能性高的问题,提出了一种基于有源射频识别(RFID)的应急车辆交通引导系统。采用基于ATmega16的车载主控制器和基于STM32交通灯控制器构成应急信息采集系统,服务器应用程序采用Visual Basic程序设计语言进行开发,最短路径规划采用传统Dijkstra算法。基于STM32F103交通灯主控器利用RFID技术检测即将来到的应急车辆的车载主控制器所控制的NRF24L01收发器发送的信号,融合摄像头拍摄的图像经过Wi Fi上传至上位机,上位机载入一个区域模型后,采用先进先出(FIFO)原理逐次利用Dijkstra算法处理后得出到达目的地的应急车辆最佳行车路径并经信号回传设置沿路的绿信比。实验结果表明,车辆距交通灯主控器110 m内丢包率小于10%,NRF24L01接收灵敏度为-94 d Bm,实测140 m内均能有效通信,服务器端能够在4.5 s内完成应急交通引导系统所有指令操作。本系统提高了应急车辆的通行效率,减少了应急车辆从途中至事故现场的出动时间,降低突发事件造成重大人员伤亡和财产损失,实现了城市智能应急车辆交通引导。

关键词： RFID 应急交通 STM32 Visual Basic 接收信号强度指示

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血浆miR-192表达与丙泊酚全麻下肝脏肿瘤切除术肝损伤相关性研究

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浙江医学 2017年第3期39卷 177-181页

作者：解康杰凌志强连燕虹余江流韩静方军浙江省肿瘤医院麻醉科杭州310022 浙江省肿瘤医院浙江省肿瘤研究所杭州310022

目的评估外周血mi R-192表达与丙泊酚全麻下肝脏肿瘤切除术肝损伤的相关性,探讨循环血中mi R-192可否作为肝脏肿瘤术后肝损伤的生物标志物。方法选取行肝脏肿瘤择期手术的患者101例,记录患者一般状况、麻醉药物及麻醉方法,肿瘤大小、手... 详细信息

目的评估外周血mi R-192表达与丙泊酚全麻下肝脏肿瘤切除术肝损伤的相关性,探讨循环血中mi R-192可否作为肝脏肿瘤术后肝损伤的生物标志物。方法选取行肝脏肿瘤择期手术的患者101例,记录患者一般状况、麻醉药物及麻醉方法,肿瘤大小、手术类型、是否肝门阻断、术中出血量,术后12~24h内患者的肝肾功能。术后第1天取外周血测定循环血中mi R-192浓度。应用统计学方法分析循环血中mi R-192水平与手术肝损伤的相关性。结果术中出血量≥500ml的患者,术后ALT、AST、mi R-192升高幅度显著高于出血量<500ml的患者,差异有统计学意义(P=0.046、0.020、0.000)。有肝门阻断的患者,术后mi R-192升高幅度显著高于无肝门阻断患者,差异有统计学意义(P=0.001)。mi R-192与ALT、AST均呈正相关(r=0.930、0.744,P=0.000、0.000)。术中丙泊酚用量与术后ALT、AST、mi R-192均呈正相关(r=0.231、0.248、0.232,P=0.020、0.012、0.020)。手术持续时间与术后ALT、AST、mi R-192均呈正相关(r=0.184、0.241、0.185,P=0.011、0.001、0.011)。结论血浆mi R-192表达与丙泊酚全麻下肝脏肿瘤切除术肝损伤具有良好的相关性,mi R-192可能对缺血性肝损伤和创伤性肝损伤较为敏感,可以作为肝脏肿瘤切除术肝损伤的标志物。

关键词： miR-192 丙泊酚肝肿瘤切除术肝损伤

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盐渍化胁迫下接种不同丛枝菌根真菌对番茄耐盐性的影响

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福建农业学报 2022年第2期37卷 188-196页

作者：曹磊李逸雯凌康杰王婧绮鄢蕙牟丽娟江晋岚方芳刘瑞强浙江师范大学化学与生命科学学院浙江金华321004 东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨150040

【目的】研究不同丛枝菌根真菌(AMF)对番茄植株生长和抗盐胁迫效应,探究筛选出能够延缓盐分对番茄生理活性的抑制,提升植株光合碳同化能力和耐盐性能力的最佳AMF真菌。【方法】针对土壤盐渍化对番茄的不良效应,通过土培法对番茄植株进... 详细信息

【目的】研究不同丛枝菌根真菌(AMF)对番茄植株生长和抗盐胁迫效应,探究筛选出能够延缓盐分对番茄生理活性的抑制,提升植株光合碳同化能力和耐盐性能力的最佳AMF真菌。【方法】针对土壤盐渍化对番茄的不良效应,通过土培法对番茄植株进行不同盐浓度(0、100 mmol·L^(−1))处理,经初筛得到摩西(F.m)、根内(R.i)两种丛枝菌根真菌作为接种菌剂,从生理及光合2个角度探究对盐胁迫下接种不同AMF侵染对番茄的生长状况的影响。【结果】盐胁迫下番茄抗氧化酶系活性,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)含量及脯氨酸(Pro)含量分别提高了47.4%、32.9%、35.7%、61.8%、6%。菌根侵染率、光合强度降低了27.8%和54.6%。接种AMF能有效增强宿主抗盐性,其中F.m接种后番茄的脯氨酸含量降低60.7%,降低幅度是接种R.i处理的2.2倍。F.m接种后番茄的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)分别提高49.1%、35.4%,增幅是接种R.i处理的1.4倍。同时,接种AMF能减轻盐毒对光合关键酶的损伤,其中接种F.m后番茄RuBP羧化酶最大增长率可达31.2%,是接种R.i真菌处理的1.1倍。【结论】AMF可延缓盐分对番茄生理活性的抑制,提升植株光合碳同化能力和耐盐性,其中接种摩西(F.m)真菌对植物促生作用显著优于根内(R.i)真菌。

关键词：丛枝菌根真菌番茄侵染率生理活性盐胁迫

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激素替代疗法对女性肺癌患者生存率影响的系统评价

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中南大学学报（医学版） 2020年第4期45卷 372-377页

作者：李康杰陈玲黄尧栾晓倩重庆医科大学公共卫生与管理学院重庆400016 重庆医科大学实验教学管理中心重庆400016 重庆医科大学第一临床学院重庆400016

目的:激素替代治疗对女性肺癌患者生存率的影响尚存在争议,本文通过荟萃分析的方法系统性评价激素替代治疗对女性肺癌患者生存率的影响。方法:检索Embase,Cochrane,Pubmed,中国知网,万方及维普数据库中发表的有关激素替代疗法与女性肺... 详细信息

目的:激素替代治疗对女性肺癌患者生存率的影响尚存在争议,本文通过荟萃分析的方法系统性评价激素替代治疗对女性肺癌患者生存率的影响。方法:检索Embase,Cochrane,Pubmed,中国知网,万方及维普数据库中发表的有关激素替代疗法与女性肺癌患者生存率的回顾性研究,应用Stata 12.0软件对纳入研究进行荟萃分析。利用I 2检验对纳入研究进行异质性分析;采用随机效应模型进行分析;应用Egger’s和Begger’s检验评估纳入研究的发表偏倚。结果:纳入5项回顾性研究,共计女性肺癌患者2582例,其中使用激素替代疗法女性肺癌患者1054例,未使用者1528例。荟萃分析结果显示:与未使用激素替代疗法的女性肺癌患者相比,使用激素替代疗法的女性肺癌患者5年生存率提高(ES=0.346;95%CI:0.216~0.476;P<0.001)。纳入研究无明显发表偏移,敏感性分析结果显示整体合并效应稳定。结论:使用激素替代治疗可能提高女性肺癌患者的生存率,患肺癌合并绝经综合征的妇女可遵循医嘱适当应用激素替代治疗。

关键词：肺癌激素替代疗法系统评价

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