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玉米籽粒激光切片定位技术

农业机械学报 2019年第1期50卷 35-41页

作者：魏英姿谭龙田谷侃锋杨继兰曹雪萍沈阳理工大学信息科学与工程学院沈阳110159 中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110179

玉米籽粒形态各异、尺寸不一,精确定向和定位玉米籽粒的激光切片是实现高通量全自动玉米分子育种基因型分析的关键。应用机器视觉技术从玉米籽粒图像中准确识别玉米籽粒的特征区,以期实现上述操作。为描述像素所在空间的相关信息,设计... 详细信息

玉米籽粒形态各异、尺寸不一,精确定向和定位玉米籽粒的激光切片是实现高通量全自动玉米分子育种基因型分析的关键。应用机器视觉技术从玉米籽粒图像中准确识别玉米籽粒的特征区,以期实现上述操作。为描述像素所在空间的相关信息,设计一种相关面积占比滤波器。定义圆形掩模模板,根据单玉米籽粒的面积,确定模板尺寸。利用圆形模板筛选像素点数据,得到待分类数据集合。通过指定初始聚类中心,对数据执行二分均值聚类,得到尖端类和两个大端外凸角类的聚类中心。通过贴标签运算精选连通域,校正聚类中心的位置,生成尖端和大端外角特征区的精确标记。依据大端外凸角附近的两组插值点对,得到激光切割线的位置,利用尖端类定位点和玉米籽粒形心定位点确定玉米籽粒的夹持位姿。与SUSAN检测方法对比,表明了本文方法的有效性。

关键词：玉米籽粒激光切片定位相关性滤波器二分均值聚类

玉米籽粒内部组分低对比度透射图像精确分割研究

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农业机械学报 2020年第6期51卷 238-247页

作者：王金星李玉风江浩张宏建张春庆刘双喜山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业装备智能化工程实验室泰安271018 山东农业大学农学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

为解决玉米籽粒透射图像由于对比度较低造成内部组分提取不精确的问题,提出一种基于色彩通道非线性变换的多通道重叠区域分割方法,对玉米籽粒图像在灰度、R通道及b通道下得到的二值图像使用重叠区域原理,实现玉米籽粒组分的精确分割。首... 详细信息

为解决玉米籽粒透射图像由于对比度较低造成内部组分提取不精确的问题,提出一种基于色彩通道非线性变换的多通道重叠区域分割方法,对玉米籽粒图像在灰度、R通道及b通道下得到的二值图像使用重叠区域原理,实现玉米籽粒组分的精确分割。首先,采集不同玉米品种的籽粒透射图像,提取单粒玉米籽粒;其次,采用多通道重叠区域法分割单粒籽粒图像,得到玉米籽粒胚部、角质胚乳和粉质胚乳3部分的图像;最后,以查全率和查准率评价多通道重叠区域法与传统图像分割方法对不同品种玉米籽粒的分割效果。不同品种玉米籽粒的分割试验表明:多通道重叠区域分割方法的查全率、查准率及综合评价指标均达到98%以上,分割效果优于传统的图像分割方法,能够实现不同品种透明角质玉米籽粒透射图像的精确组分分割。

关键词：玉米籽粒低对比度透射图像组分分割颜色空间变换多通道重叠区域

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玉米籽粒次生代谢物质分布及其抗氧化活性

食品科学 2023年第2期44卷 296-303页

作者：翟小童韩林乔聪聪何财安刘芳杨小霁李珊谭斌王敏西北农林科技大学食品科学与工程学院陕西杨凌712100 国家粮食和物资储备局科学研究院北京100037 西安爱菊粮油工业集团有限公司陕西西安710026

基于玉米分层剥皮技术,结合靶向代谢组学检测方法,对玉米不同部位的类胡萝卜素等特征性成分及酚类物质等次生代谢物质进行分析,并探讨其抗氧化活性。结果表明:类胡萝卜素主要存在于玉米籽粒的糊粉层和外胚乳中;玉米酚类物质主要以结合... 详细信息

基于玉米分层剥皮技术,结合靶向代谢组学检测方法,对玉米不同部位的类胡萝卜素等特征性成分及酚类物质等次生代谢物质进行分析,并探讨其抗氧化活性。结果表明:类胡萝卜素主要存在于玉米籽粒的糊粉层和外胚乳中;玉米酚类物质主要以结合态形式存在于果皮、种皮及糊粉层部位,各部位共检出单体特征酚17种,其中香草醛、对羟基苯甲酸、阿魏酸等含量较高;玉米籽粒各部位的抗氧化活性与其酚类物质含量极显著正相关(P玉米内皮层的抗氧化活性相对更高。

关键词：玉米籽粒分层剥皮次生代谢物质酚类植物化学素类胡萝卜素抗氧化活性

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玉米籽粒冲击破碎中的Ab-T10破碎模型参数标定

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农业机械学报 2022年第12期53卷 437-444页

作者：李洪成曾荣牛智有张俊琦华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070 东北电力大学能源与动力工程学院吉林132012

针对基于离散元法的玉米粉碎过程仿真研究中缺乏准确模型的问题,本文以玉米籽粒为研究对象,设计搭建了颗粒物料冲击破碎试验装置,运用切片法构建了适用于Ab-T10破碎模型的玉米籽粒凸面体模型,开展了玉米籽粒的Ab-T10破碎模型参数标定和... 详细信息

针对基于离散元法的玉米粉碎过程仿真研究中缺乏准确模型的问题,本文以玉米籽粒为研究对象,设计搭建了颗粒物料冲击破碎试验装置,运用切片法构建了适用于Ab-T10破碎模型的玉米籽粒凸面体模型,开展了玉米籽粒的Ab-T10破碎模型参数标定和玉米籽粒的冲击破碎特性研究。以破碎概率和t_(10)为冲击破碎特性评价指标,开展了5种不同含水率玉米籽粒的冲击破碎试验。试验结果表明,玉米籽粒的破碎概率和t_(10)随着冲击比能增加而增加,随着玉米籽粒含水率的增加而减小,临界破碎速度随着玉米籽粒含水率的增加而增加;以Ab-T10破碎模型中破碎概率和t_(10)的理论公式对玉米籽粒冲击破碎试验数据进行了拟合(R_(adj)^(2)高于0.86),确定理论公式中参数值,实现了玉米籽粒Ab-T10破碎模型的参数标定。以构建的籽粒模型和标定的Ab-T10破碎模型参数进行粉碎仿真试验,结果表明,不同含水率玉米籽粒的粒径累计分布规律的实测值与仿真值具有较好的一致性,粉碎后颗粒平均粒径的实测值与仿真值相对误差低于6.54%,说明构建的玉米籽粒模型和标定的Ab-T10破碎模型参数可以表征玉米籽粒冲击粉碎过程。

关键词：锤片式粉碎机玉米籽粒粉碎仿真参数标定冲击试验 Ab-T10破碎模型

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玉米籽粒的尖端和胚部的计算机视觉识别

农业工程学报 2004年第3期20卷 117-119页

作者：宁纪锋何东健杨蜀秦西北农林科技大学信息工程学院杨凌712100 西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100

对影响计算机视觉检测玉米籽粒品质的尖端和胚部的识别两个问题进行了研究。利用玉米籽粒尖端的形态特征和胚部图像的亮度特征,分别提出了相应的识别算法。算法对4个品种xhg、xn12、wn14、wc玉米籽粒尖端、表面特征的综合识别率分别为92... 详细信息

对影响计算机视觉检测玉米籽粒品质的尖端和胚部的识别两个问题进行了研究。利用玉米籽粒尖端的形态特征和胚部图像的亮度特征,分别提出了相应的识别算法。算法对4个品种xhg、xn12、wn14、wc玉米籽粒尖端、表面特征的综合识别率分别为92.50%和89.58%,为特征参数计算奠定了基础。

关键词：玉米籽粒尖端胚部识别计算机视觉

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玉米籽粒考种信息获取装置设计与试验

农业机械学报 2017年第12期48卷 19-25页

作者：宋鹏张晗王成罗斌赵勇潘大宇北京农业智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 农业部农业信息技术重点实验室北京100097

考种是制约育种效率的关键环节。玉米高通量考种过程,存在籽粒堆积和粘连现象,影响籽粒考种参数的提取。本文结合玉米高通量自动考种需求,设计了籽粒考种信息获取装置。通过分析堆积籽粒回旋运动过程的受力情况并根据试验情况确定振动... 详细信息

考种是制约育种效率的关键环节。玉米高通量考种过程,存在籽粒堆积和粘连现象,影响籽粒考种参数的提取。本文结合玉米高通量自动考种需求,设计了籽粒考种信息获取装置。通过分析堆积籽粒回旋运动过程的受力情况并根据试验情况确定振动平台回旋速度,实现籽粒的平铺摊种。在此基础上,针对粘连籽粒图像提出了一种先分割后融合的改进分水岭算法,该方法通过比较相邻分割区域极小值与最小分水岭的差值与设定的阈值T,进行邻域融合,对过分割区域进行合并,实现粘连籽粒的准确分割,分割完成后,统计籽粒个数,并基于Graham扫描法建立单个籽粒的最小外接矩形,获取籽粒长宽参数。在构建的玉米籽粒自动考种装置上进行动态试验,结果表明,本文所提出的方法可实现玉米粘连籽粒的准确分割,单穗玉米籽粒计数正确率不低于98.05%,籽粒平均长宽与人工测量结果的决定系数R^2在0.97以上,满足自动考种在线检测的需求。

关键词：玉米籽粒自动考种机器视觉粘连分割回旋振动

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高光谱图像信息检测玉米籽粒胚水分含量

光谱学与光谱分析 2016年第10期36卷 3237-3242页

作者：田喜黄文倩李江波樊书祥张保华北京农业智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 农业部农业信息技术重点实验室北京100097 农业智能装备技术北京市重点实验室北京100097

通过波段比和阈值相结合的方法,分别提取了玉米籽粒全表面结构和胚结构区域的1 000-2 500nm近红外高光谱信息,研究了玉米籽粒水分含量与胚结构区域光谱关系,同时采用竞争性自适应重加权变量选择算法（CARS）、遗传算法（GA）、连续投影... 详细信息

通过波段比和阈值相结合的方法,分别提取了玉米籽粒全表面结构和胚结构区域的1 000-2 500nm近红外高光谱信息,研究了玉米籽粒水分含量与胚结构区域光谱关系,同时采用竞争性自适应重加权变量选择算法（CARS）、遗传算法（GA）、连续投影算法（SPA）筛选特征波段,建立并比较偏最小二乘回归（PLS）模型对水分含量的预测效果。结果显示,玉米籽粒水分含量与胚结构区域光谱关系显著,随着水分含量的增加,光谱反射值逐渐降低。预测模型结果表明,基于玉米籽粒胚结构区域光谱信息所建立的CARSPLS,GA-PLS和SPA-PLS回归模型预测相关系数Rp分别为0.931 2,0.917 6和0.922 7,预测均方根误差（RMSEP）分别为0.315 3,0.336 9和0.336 6,所选取的特征波段数量分别为9,14和6,较基于全表面光谱信息所建模型的特征波段数量分别少了49,12和24个,且预测效果与采用全表面光谱信息无显著差别,SPA-PLS算法为基于玉米籽粒胚结构光谱信息的水分含量预测最高效模型。提取胚结构区域所用光谱波段为1 197,1 322和1 495nm,建立SPA-PLS回归模型所用特征波段为1 322,1 342,1 367,1 949,2 070和2 496nm。研究结果表明,采用近红外高光谱技术进行玉米籽粒水分含量无损检测时,提取玉米籽粒胚结构的图谱信息较全表面光谱信息更高效。

关键词：高光谱成像玉米籽粒胚水分无损检测

基于三维湿热传递的玉米籽粒干燥应力裂纹预测

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农业工程学报 2019年第23期35卷 296-304,I0001页

作者：魏硕陈鹏枭谢为俊王凤贺杨德勇中国农业大学工学院

为了揭示热风干燥过程玉米籽粒的应力裂纹形成机理,该文利用图像处理技术构建玉米籽粒的三维几何模型,将湿热传递数学模型与应力模型耦合获得应力信息,并与其屈服应力比较以预测玉米籽粒开裂特性。结果表明:该模型模拟的含水率和温度与... 详细信息

为了揭示热风干燥过程玉米籽粒的应力裂纹形成机理,该文利用图像处理技术构建玉米籽粒的三维几何模型,将湿热传递数学模型与应力模型耦合获得应力信息,并与其屈服应力比较以预测玉米籽粒开裂特性。结果表明:该模型模拟的含水率和温度与试验值的最大误差分别为7.28%和9.64%,可以用于模拟玉米籽粒温度梯度、水分梯度和应力分布变化。干燥过程玉米籽粒的温度、水分梯度和应力表层较大而内部较小,干燥过程玉米籽粒主要受湿应力作用。干燥过程(热风温度40~80℃、相对湿度12%~52%)玉米籽粒的最大应力逐渐减小,其随着热风温度的升高而增大、随着相对湿度的升高而减小。玉米籽粒的最大应力在干燥前期大于其屈服应力而发生开裂,较低的温度和较高的相对湿度可以抑制玉米籽粒在干燥前期形成裂纹。研究结果为预测干燥过程玉米籽粒应力裂纹提供参考。

关键词：干燥应力模型玉米籽粒湿热传递水分梯度应力裂纹

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玉米籽粒缓苏干燥过程动力学分析

中国粮油学报 2017年第2期32卷 1-5,18页

作者：陈兴付陈鹏枭杨德勇刘相东周晓光中国农业大学工学院北京100083 北京邮电大学自动化学院北京100876

对玉米籽粒的缓苏干燥过程进行了理论分析,并假设玉米籽粒为轴对称结构、各向同性的均匀物质,建立了玉米籽粒的缓苏干燥数学模型,利用COMSOL Multiphysics模块进行了热质传递过程的模拟研究。结果表明,该模型可较好地模拟玉米籽粒的干... 详细信息

对玉米籽粒的缓苏干燥过程进行了理论分析,并假设玉米籽粒为轴对称结构、各向同性的均匀物质,建立了玉米籽粒的缓苏干燥数学模型,利用COMSOL Multiphysics模块进行了热质传递过程的模拟研究。结果表明,该模型可较好地模拟玉米籽粒的干燥过程。利用该模型模拟研究了不同干燥条件下玉米籽粒温度、干燥时间、缓苏时间、缓苏度的变化及其对干燥速度的影响。结果表明,玉米籽粒内外温度在3~5 min内即可达到热风温度,玉米籽粒内部最大水分梯度出现在热风干燥5~10 min后,不同干燥阶段不同初始含水率对缓苏度的影响很小,缓苏60 min水分梯度可以基本消除。利用该优化工艺参数对玉米籽粒交替进行热风干燥和缓苏干燥,可使总的热风干燥时间最少,实现节能目的。

关键词：玉米籽粒干燥缓苏模拟优化