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An Improved YOLOv8-Based Method for Real-Time Detection of Harmful Tea Leaves in Complex Backgrounds

Phyton-International Journal of Experimental Botany 2024年第11期93卷 2963-2981页

作者： Xin Leng Jiakai Chen Jianping Huang Lei Zhang zongxuan li College of Computer and Control Engineering Northeast Forestry UniversityHarbin150040China

Tea,a globally cultivated crop renowned for its uniqueﬂavor proﬁle and health-promoting properties,ranks among the most favored functional beverages ***,diseases severely jeopardize the production and quality of tea leaves,leading to signiﬁcant economic *** early and accurate identiﬁcation coupled with the removal of infected leaves can mitigate widespread infection,manual leaves removal remains time-con-suming and *** robots for pruning can signiﬁcantly enhance efﬁciency and reduce ***-ever,the accuracy of object detection directly impacts the overall efﬁciency of pruning *** complex tea plantation environments,complex image backgrounds,the overlapping and occlusion of leaves,as well as small and densely harmful leaves can all introduce interference *** algorithms perform poorly in detecting small and densely packed *** address these challenges,this paper collected a dataset of 1108 images of harmful tea leaves and proposed the YOLO-DBD *** model excels in efﬁciently identifying harmful tea leaves with various poses in complex backgrounds,providing crucial guidance for the posture and obstacle avoidance of a robotic arm during the pruning *** improvements proposed in this study encompass the Cross Stage Partial with Deformable Convolutional Networks v2(C2f-DCN)module,Bi-Level Routing Atten-tion(BRA),Dynamic Head(DyHead),and Focal Complete Intersection over Union(Focal-CIoU)Loss function,enhancing the model’s feature extraction,computation allocation,and perception *** to the baseline model YOLOv8s,mean Average Precision at IoU 0.5(mAP0.5)increased by 6%,and Floating Point Operations Per second(FLOPs)decreased by 3.3 G.

关键词： Harmful tea leaves YOLO-DBD Focal-CIoU Loss dynamic head Bi-Level Routing Attention

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Effects of Rubber Shock Absorber on the Flywheel Micro Vibration in the Satellite Imaging System

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Photonic Sensors 2016年第4期6卷 372-384页

作者： Changcheng DENG Deqiang MU Xuezhi JIA zongxuan li National & Local United Engineering Research Center of Small Satellite Technology Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics Chinese Academy of Sciences Changchun 130033 China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100039 China Changchun University of Technology Changchun 130012 China

When a satellite is in orbit, its flywheel will generate micro vibration and affect the imaging quality of the camera. In order to reduce this effect, a rubber shock absorber is used, and a numerical model and an experimental setup are developed to investigate its effect on the micro vibration in the study. An integrated model is developed for the system, and a ray tracing method is used in the modeling. The spot coordinates and displacements of the image plane are obtained, and the modulate transfer function （MTF） of the system is calculated. A satellite including a rubber shock absorber is designed, and the experiments are carried out. Both simulation and experiments results show that the MTF increases almost 10 %, suggesting the rubber shock absorber is useful to decrease the flywheel vibration.

关键词： Micro vibration flywheel rubber shock absorber integrated modeling MTF isolation experiment

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主反射镜组件柔性环节随机振动响应分析与试验

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红外与激光工程 2014年第B12期43卷 101-107页

作者：李宗轩中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

大口径主反射镜是空间光学遥感器的关键部件,其动态结构刚度与强度直接关系到光学系统的成像质量。在结构设计初期,为保证Ф750 mm口径主反射镜组件在动力学载荷作用下不发生破坏,对其进行了随机振动下的峰值应力分析与试验。首先,论述... 详细信息

大口径主反射镜是空间光学遥感器的关键部件,其动态结构刚度与强度直接关系到光学系统的成像质量。在结构设计初期,为保证Ф750 mm口径主反射镜组件在动力学载荷作用下不发生破坏,对其进行了随机振动下的峰值应力分析与试验。首先,论述了空间光学遥感器经历的动力学环境条件,并阐述了随机振动响应的峰值等效原则;之后建立了主镜组件的有限元模型,进行了基于上述准则的动力学仿真分析;最后,对主镜组件力学模拟件进行了动力学环境试验与应变的动态采集分析。分析与试验结果表明:柔性环节在X向、Y向、Z向随机振动激励下响应的峰值应力分别为102.3MPa、99.5 MPa、104.3 MPa,与仿真结果最大相对误差为10.8%。试验结果验证了上述分析的准确性,说明主镜组件柔性环节设计可靠,安全系数为2.07,满足使用要求。

关键词：主反射镜柔性环节随机振动有限元动力学试验

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空间相机反射镜组件的胶结技术

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红外与激光工程 2016年第3期45卷 166-172页

作者：郭骏立安源李宗轩李凯中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

为了保证口径为准320 mm的反射镜粘胶前后面形精度变化较小,同时组件的动静态刚度满足使用要求,对空间相机反射镜的胶结技术进行了研究。首先,得出了六条均布粘胶和沿芯轴外环全粘胶两种粘胶方案的具体参数,并采用有限元的方法对两种方... 详细信息

为了保证口径为准320 mm的反射镜粘胶前后面形精度变化较小,同时组件的动静态刚度满足使用要求,对空间相机反射镜的胶结技术进行了研究。首先,得出了六条均布粘胶和沿芯轴外环全粘胶两种粘胶方案的具体参数,并采用有限元的方法对两种方案进行了静刚度分析与光学性能分析;其次,在反射镜裸镜面形为0.030λ(λ=632.8)时,分别检测了采用这两种粘胶方案装配后反射镜的面形精度;最后,对反射镜组件进行了振动试验。分析与试验表明:采用六条均布粘胶方案装配后,进行振动试验组件完好无损,测得一阶频率为144.194 Hz,与有限元分析相对误差为1.23%,动静态刚度满足需求,同时对比外环全粘胶反射镜面形精度提高了13.5%。结果显示六条粘胶方案更适用于准320 mm反射镜组件的粘结。

关键词：胶结技术反射镜组件胶层分布胶层厚度有限元

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结合改进RBF与虚拟圆弧的船舶路径滑模控制

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西北工业大学学报 2021年第1期39卷 216-223页

作者：李宗宣卜仁祥章沪淦大连海事大学航海学院辽宁大连116026

为解决欠驱动船舶路径跟踪中存在速度状态不易获取﹑外界环境干扰及内部模型不确定等问题,提出结合速度观测的径向基函数(RBF)神经网络滑模控制算法。并为改进RBF对未知项的逼近能力,引入反正切函数对RBF权值进行更新。为处理船舶速度... 详细信息

为解决欠驱动船舶路径跟踪中存在速度状态不易获取﹑外界环境干扰及内部模型不确定等问题,提出结合速度观测的径向基函数(RBF)神经网络滑模控制算法。并为改进RBF对未知项的逼近能力,引入反正切函数对RBF权值进行更新。为处理船舶速度不可测问题,基于双曲正切函数建立了非线性观测器。此外,为避免船在转向点处容易产生超调的情况,提出在路径衔接处根据转向角大小而设计可变圆弧的虚拟路径,以提高路径跟踪性能。最终对比仿真表明,在不需获取速度值的情况下,控制器仍能使船在时变干扰下准确地跟踪上参考路径,并提高了路径跟踪性能和RBF逼近性能,验证了所提方法的有效性。

关键词：船舶路径跟踪滑模控制径向基函数神经网络非线性观测器

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飞轮扰动下大口径长焦距光学成像系统的视轴误差的分析与试验

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机械工程学报 2020年第11期56卷 151-160页

作者：刘瑞婧金光郭金生李叶文李宗轩中国科学院大学长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100039 哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

为了分析飞轮产生的微振动对高分辨率卫星成像质量的影响,建立了某高分辨率卫星的结构动力学模型,测量飞轮在轨工作时产生的微振动,并基于整星层次计算卫星在飞轮扰动下视轴误差。计算结果表明该高分辨率卫星光学成像系统的视轴误差的... 详细信息

为了分析飞轮产生的微振动对高分辨率卫星成像质量的影响,建立了某高分辨率卫星的结构动力学模型,测量飞轮在轨工作时产生的微振动,并基于整星层次计算卫星在飞轮扰动下视轴误差。计算结果表明该高分辨率卫星光学成像系统的视轴误差的关键模态为第8与9阶模态,主镜与次镜对视轴误差贡献最大,可以优化主镜与次镜相关结构参数提高光学卫星的成像质量。为验证整星结构设计与微振动分析优化的准确性与合理性,针对整星初样开展地面微振动试验,该卫星在轨姿控系统为偏置动量轮设计,通过星上Z/Y轴动量轮模拟在轨实际工作转速,分别在卫星悬吊状态以及固支状态下测量了卫星颤振情况。分析与试验结果表明:整星微振动时角位移的仿真计算结果与试验结果相比,其相对误差α为11.13%,绝对值为0.009 94″,小于0.01″,初步认为在轨遥感图像质量不会受微振动影响而退化,并为光学遥感卫星的微振动设计提供了参考。

关键词：微振动飞轮遥感卫星结构动力学视轴误差

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交叉簧片柔性铰链设计

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中国机械工程 2022年第10期33卷 1203-1209页

作者：吴昊李宗轩张德福李清雅李云峰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100039 中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室长春130033

针对某光学仪器对光学元件柔性支撑的要求,提出了一种新型交叉簧片型柔性铰链,利用卡氏第二定理研究了设计方法。首先,利用卡氏第二定理推导交叉簧片型柔性铰链的柔度计算公式,确定铰链的轴向刚度与转动刚度,分析了直梁长度、直梁高度... 详细信息

针对某光学仪器对光学元件柔性支撑的要求,提出了一种新型交叉簧片型柔性铰链,利用卡氏第二定理研究了设计方法。首先,利用卡氏第二定理推导交叉簧片型柔性铰链的柔度计算公式,确定铰链的轴向刚度与转动刚度,分析了直梁长度、直梁高度和空心圆柱壁厚对其刚度的影响;然后,进行了实例设计,并利用有限元软件进行了分析;最后,搭建光学测试平台,对实例进行了转动角度和转动刚度的测量。结果表明:解析解、仿真解和实验测量数据一致性较好,最大相对误差为8.7%。使用卡氏第二定理作为设计工具,设计者可根据交叉簧片柔性铰链的刚度与结构应力等要求确定几何参数,而且交叉簧片柔性铰链的设计为其他铰链的结构形式提供了新的思路。

关键词：交叉簧片柔性铰链有限元分析卡氏第二定理转动刚度

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航天光学相机微振动的光机集成分析现状与展望

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光学精密工程 2023年第6期31卷 822-838页

作者：马斌宗易昕李宗轩李清雅张德福李云峰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室吉林长春130033 中国科学院前沿科学与教育局北京101408

随着我国航天事业的持续发展和不断进步,航天光学相机正在朝着大口径、大视场、高分辨、轻量化的趋势发展,这对相机的设计分析提出了更高的要求。光学系统焦距与光学口径不断增加,光机系统刚度受质量限制提升空间有限,其对星上活动部件... 详细信息

随着我国航天事业的持续发展和不断进步,航天光学相机正在朝着大口径、大视场、高分辨、轻量化的趋势发展,这对相机的设计分析提出了更高的要求。光学系统焦距与光学口径不断增加,光机系统刚度受质量限制提升空间有限,其对星上活动部件在轨正常工作所引起的微振动也越来越敏感。航天光学相机的微振动对其在轨成像质量会造成影响。因此,近年来卫星微振动及其控制问题越来越受到关注。通过对国内外航天光学相机的光机集成分析方法的论述与分析,探讨了目前光机集成分析的关键技术与发展方向。针对目前国内光机集成分析其存在的局限,提出了建立微振动传递全链路数学模型进而构建航天光学相机微振动像质退化机理的设想。

关键词：微振动航天光学相机线性状态空间光机集成

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结合速度和干扰观测的船舶路径跟踪模型预测控制

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上海海事大学学报 2021年第1期42卷 19-25页

作者：李宗宣卜仁祥范艺大连海事大学航海学院辽宁大连116026

针对船舶路径跟踪控制中的舵角需优化﹑舵幅和舵速受约束等问题,提出模型预测控制(model predictive control,MPC)算法。为处理系统高阶状态值不易测量以及环境干扰问题,设计高阶非线性观测器,同时对船速和包含模型不确定项和外界干扰... 详细信息

针对船舶路径跟踪控制中的舵角需优化﹑舵幅和舵速受约束等问题,提出模型预测控制(model predictive control,MPC)算法。为处理系统高阶状态值不易测量以及环境干扰问题,设计高阶非线性观测器,同时对船速和包含模型不确定项和外界干扰的总未知项进行估计。以引入舵机响应系统的MMG模型作为预测模型,不仅能提高预测精度,而且更符合船舶运动控制的实际情况。仿真结果表明,所设计的控制器在风浪流时变干扰下仍能跟踪参考路径,舵角幅值小且其变化是光滑的,速度值和总未知项也均能被准确地逼近,验证了所提算法的有效性。

关键词：船舶运动控制模型预测控制(MPC) 路径跟踪非线性观测器

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结合状态观测与遗传算法的船舶路径预测控制

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船舶工程 2022年第3期44卷 110-117页

作者：李宗宣卜仁祥邹韵大连海事大学航海学院辽宁大连116026

为实现具有速度不易测﹑模型不确定﹑受外界因素干扰﹑输入需约束及优化等特点的欠驱动船舶的路径跟踪,提出带状态观测的模型预测控制(MPC)。在限制条件下利用MPC求解性能指标函数,处理舵角优化﹑舵幅与舵速约束问题。设计扩张状态观测... 详细信息

为实现具有速度不易测﹑模型不确定﹑受外界因素干扰﹑输入需约束及优化等特点的欠驱动船舶的路径跟踪,提出带状态观测的模型预测控制(MPC)。在限制条件下利用MPC求解性能指标函数,处理舵角优化﹑舵幅与舵速约束问题。设计扩张状态观测器(ESO)对环境干扰和模型不确定项进行估计,提高MPC的性能。通过预测未来估计误差,利用遗传算法在线调节ESO参数,提高估计性能。基于指数函数建立速度观测器,避免速度不易测。稳定性分析和仿真试验结果表明,采用该结合状态观测的MPC船舶路径控制方案,当速度和干扰均未知时,船舶仍能跟踪上参考路径,舵角平滑且始终在约束值内,MPC控制精度和ESO估计精度均得到提高。研究结果说明该方案是可行的、有效的。

关键词：船舶路径跟踪模型预测控制反步递推法状态观测器

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