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基于自适应差分进化算法拟合圆的树干胸径测量方法

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农业机械学报 2018年第9期49卷 183-188页

作者：胡春华李萍萍金成磊朱乐南京林业大学信息科学技术学院南京210037 南京林业大学生物与环境学院南京210037

提出一种参数自适应的差分进化算法(Adaptive differential evolution,ADE)拟合圆的方法对树干胸径进行测量。采用实验室自制胸径测量平台采集树干胸径数据,对采集到的数据用K-means算法进行聚类,分割出背景与目标。为提高测量精度,采... 详细信息

提出一种参数自适应的差分进化算法(Adaptive differential evolution,ADE)拟合圆的方法对树干胸径进行测量。采用实验室自制胸径测量平台采集树干胸径数据,对采集到的数据用K-means算法进行聚类,分割出背景与目标。为提高测量精度,采用角度补偿法对树干表面点到激光传感器中心的偏角进行补偿。对补偿后的数据,以激光传感器中心为坐标原点,计算出树干表面点横纵坐标。最后对树干表面坐标点采用自适应差分进化算法拟合圆,拟合过程中,差分进化过程的种群数、进化策略、变异尺度以及交叉概率随着进化过程自适应变化。分别对校园内与人工林地各40棵不同大小的树进行了测量与拟合,其拟合时间为1.41 s,拟合结果与实际值比较分析,RMSE分别为4.996 mm与4.500 mm。并与Levenberg-Marquardt(LM)算法、粒子群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)以及Hough变换拟合圆法测量树干胸径进行了分析与比较,实验结果表明所提方法能更有效准确地测量出树干胸径。

关键词：单木胸径差分进化算法激光传感器参数自适应

基于D-OPTICS算法的网约车载客热点区域挖掘

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北京航空航天大学学报 2023年第11期49卷 3124-3131页

作者：王璐瑶邬岚杨晟朱兴贝南京林业大学汽车与交通工程学院南京210037

为准确分析网约车载客高需求热点区域,考虑载客热点聚类中车辆行驶距离的约束,采用结合Dijkstra寻路算法的OPTICS算法,提出寻路密度OPTICS(D-OPTICS)算法。DOPTICS算法利用车辆轨迹数据进行空间聚类研究分析载客热点区域。通过道路网络... 详细信息

为准确分析网约车载客高需求热点区域,考虑载客热点聚类中车辆行驶距离的约束,采用结合Dijkstra寻路算法的OPTICS算法,提出寻路密度OPTICS(D-OPTICS)算法。DOPTICS算法利用车辆轨迹数据进行空间聚类研究分析载客热点区域。通过道路网络拓扑结构提取各路段节点,采用Dijkstra算法进行寻路并以路段为单位提取邻域范围内载客点进行聚类。将成都市网约车轨迹数据进行热点区域的挖掘和分析。与传统OPTICS算法相比,所提算法考虑了道路距离的约束,提高了载客热点聚类稳定性和精度,获取的载客热点区域更贴合实际情况。

关键词：数据挖掘载客热点 OPTICS算法车辆轨迹 Dijkstra算法

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基于各向异性核扩散法的杨树叶特征降维

农业机械学报 2013年第11期44卷 281-286页

作者：胡春华李萍萍南京林业大学信息科学技术学院南京210037 南京林业大学森林资源与环境学院南京210037

对缺水与正常杨树苗叶片进行特征分析与降维处理。首先对样本进行光照补偿并去除奇异性;然后对样本数据空间进行归一化处理,提出采用基于各向异性核扩散法对缺水与正常样本数据空间进行降维,核参数采用最大类间距离法自适应调整;最后根... 详细信息

对缺水与正常杨树苗叶片进行特征分析与降维处理。首先对样本进行光照补偿并去除奇异性;然后对样本数据空间进行归一化处理,提出采用基于各向异性核扩散法对缺水与正常样本数据空间进行降维,核参数采用最大类间距离法自适应调整;最后根据最大信噪比原则选择降维子空间维数,获得识别特征。分别对各向异性核扩散法、LE、LTSA以及PCA进行分析比较,对于叶脉较粗的杨树叶片,采用各向异性核扩散法效果较好,能保持空间的几何关系。采用SVM分类法对不同算法提取的特征进行分类,结果表明本文提出的算法提取的杨树叶特征分类效果较好。

关键词：杨树叶特征降维各向异性核扩散法

基于SegNet与三维点云聚类的大田杨树苗叶片分割方法

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农业机械学报 2022年第6期53卷 259-264页

作者：胡春华刘炫计铭杰李羽江李萍萍南京林业大学信息科学技术学院南京210037 南京林业大学生物与环境学院南京210037

准确分割单个杨树叶是无接触提取杨树苗叶表型参数的前提,针对大田杨树苗的复杂种植环境,本文提出一种基于SegNet与三维点云聚类的大田杨树苗叶片分割方法。首先对Kinect V2相机进行标定,对齐RGB与深度数据,滤除背景,获得RGB与深度数据... 详细信息

准确分割单个杨树叶是无接触提取杨树苗叶表型参数的前提,针对大田杨树苗的复杂种植环境,本文提出一种基于SegNet与三维点云聚类的大田杨树苗叶片分割方法。首先对Kinect V2相机进行标定,对齐RGB与深度数据,滤除背景,获得RGB与深度数据融合数据;然后针对RGB与深度融合数据采用语义分割算法SegNet对杨树苗叶与杨树干进行分割;为了更好地分割出单个杨树叶,对分割的杨树叶区域重构出三维点云,采用基于几何距离的kdtree对单个树叶进行分类。对采集的单株树苗与多株树苗数据进行了实验分析,采用SegNet与FCN分别对杨树苗叶区域与茎区域进行分割,结果表明,SegNet对叶、茎检测准确率分别为94.4%、97.5%,交并比分别为75.9%、67.9%,优于FCN;对叶区域采用不同距离阈值的kdtree算法进行单叶分割分析,确定了适合杨树叶的分割阈值。实验结果表明,本文提出的分割算法不仅能分割出单株杨树苗的叶片,也能分割出多株杨树苗的单个叶片。

关键词：杨树叶片 SegNet 三维点云分割

基于光学相机的植物表型测量系统与时序生长模型研究

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农业机械学报 2019年第10期50卷 197-207页

作者：张慧春王国苏边黎明郑加强周宏平南京林业大学机械电子工程学院南京210037 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 南京林业大学林学院南京210037

为提高形态表型检测速率,满足形态表型测量的标准化需求,以拟南芥为例,提出一种测量植物三维形态特征的方法,并建立植物时序生长方程和可视化模型,构建了一套经济实用、面向拟南芥生长过程的形态表型测量机器视觉系统。通过光学相机采... 详细信息

为提高形态表型检测速率,满足形态表型测量的标准化需求,以拟南芥为例,提出一种测量植物三维形态特征的方法,并建立植物时序生长方程和可视化模型,构建了一套经济实用、面向拟南芥生长过程的形态表型测量机器视觉系统。通过光学相机采集拟南芥植株的二维图像序列,利用运动中恢复结构算法生成三维点云;设计一种彩色标板,基于彩色标板的坐标系标准化方法,提取拟南芥植株的点云并标准化坐标系。与传统人工接触式测量值相比,该系统交互测量的拟南芥叶片宽度、长度、主茎长度、叶片面积、叶片间夹角的平均相对误差分别为9.83%、10.10%、1.07%、4.09%和4.37%。利用该系统采集哥伦比亚野生型拟南芥生命周期内的形态表型信息,拟合其数学生长模型,并使用L-studio软件,将时序生长模型可视化表达。结果表明,植物固定、传感器移动的平台结构解决了传统传感器固定、植物移动方式导致的植物抖动从而影响三维重建效果的问题,可快速、准确、可靠地提取植物表型信息。基于彩色标板的点云坐标系标准化方法在每个单位时间都能够对拟南芥植物对象进行参数提取,与传统的人工接触式测量方法相比,效率高、速度快,可满足拟南芥的形态表型分析需要。

关键词：拟南芥表型光学相机可视化模型运动中恢复结构时序生长

基于Levenberg-Marquardt算法的杨树枝干建模

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农业机械学报 2014年第10期45卷 272-276,271页

作者：胡春华李萍萍朱咏莉南京林业大学信息科学技术学院南京210037 南京林业大学森林资源与环境学院南京210037

采用改进的Levenberg-Marquardt算法对杨树枝干模型进行参数拟合。为实现杨树动态三维可视化,采用实地测量法获得不同林龄杨树胸径,根据杨树胸径随林龄生长变化趋势选择胸径生长模型函数,采用改进的Levenberg-Marquardt算法对其进行参... 详细信息

采用改进的Levenberg-Marquardt算法对杨树枝干模型进行参数拟合。为实现杨树动态三维可视化,采用实地测量法获得不同林龄杨树胸径,根据杨树胸径随林龄生长变化趋势选择胸径生长模型函数,采用改进的Levenberg-Marquardt算法对其进行参数拟合。采用图像处理方法获得不同枝与主干之间的关系,根据趋势曲线选择主枝随轮枝深度变化的关系函数,利用类心形曲线方程建立主枝长度与轮枝深度之间的关系,采用改进的Levenberg-Marquardt算法进行拟合。经实验数据分析,拟合算法与数学模型能较好地对杨树枝干生长进行模拟,并利用OpenGL软件将动态模拟方程进行三维可视化,可视化效果图能真实地反映杨树生长过程。

关键词：杨树 Levenberg-Marquardt算法三维可视化建模

南京市箣竹属和刚竹属主要竹种叶片内部结构与三维构建

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林业科学 2024年第5期60卷 98-115页

作者：吕卓史无双孔淑鑫林树燕南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 南京林业大学竹类研究所南京210037 南京林业大学生命科学学院南京210037

[目的]运用植物解剖和三维制图方法探究箣竹属和刚竹属主要竹种叶片内部结构差异,为建立和丰富完善竹叶结构观察方法进行重要补充,为竹子分类以及运用植物解剖形态研究达到物种分类的目的提供依据和参考。[方法]以南京地区箣竹属6个竹... 详细信息

[目的]运用植物解剖和三维制图方法探究箣竹属和刚竹属主要竹种叶片内部结构差异,为建立和丰富完善竹叶结构观察方法进行重要补充,为竹子分类以及运用植物解剖形态研究达到物种分类的目的提供依据和参考。[方法]以南京地区箣竹属6个竹种和刚竹属46个竹种为材料,采用石蜡切片方法制作叶片3切面,通过光学显微镜成像系统对52个竹种叶片各切面解剖结构进行观察和数据测量,并利用Photoshop拼构52个竹种叶片三维结构。[结果]1)叶片角质层厚度、下表皮乳突数量是区分箣竹属和刚竹属的标志,刚竹属叶片厚度和角质层厚度显著大于箣竹属,且下表皮乳突数量明显多于箣竹属。2)泡状细胞通常2~6个为1组,泡状细胞形态和数量种间不固定,属间有明显差异,箣竹属每组泡状细胞呈扇形(钝角)排列,刚竹属每组泡状细胞呈直角或锐角排列。3)各维管系统由主脉以及平行侧脉、二级平行侧脉和小横脉组成。箣竹属维管束两侧梭形细胞空隙发达,刚竹属维管束两侧梭形细胞以及空隙普遍不发达不连续。4)在平行侧脉之间,箣竹属叶肉细胞多为3~4层,刚竹属叶肉细胞则在4~6层之间,刚竹属叶肉细胞较箣竹属叶肉细胞紧密。[结论]刚竹属叶片厚度和角质层厚度较箣竹属大,刚竹属指状臂细胞和梅花状细胞较箣竹属密集,刚竹属细胞间空隙较莿竹属小,刚竹属下表皮乳突数量明显多于箣竹属,刚竹属的抗寒性可能强于箣竹属。

关键词：竹叶箣竹属刚竹属解剖特征三维形态结构

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通货膨胀与营林项目的净现值

林业经济 1993年第4期 60-65页

作者：张敏新肖平南京林业大学经济管理系南京林业大学经济管理系 210037南京

净现值(NPV)标准已在我国营林项目经济分析中得到广泛应用,其可靠程度取决于对项目现金流量和折现率的正确预测。现实中,现金流量,折现率的确定与通货膨胀密切相关,但目前在林业投资项目经济分析中,存在着对通货膨胀处理不当的情况,从... 详细信息

净现值(NPV)标准已在我国营林项目经济分析中得到广泛应用,其可靠程度取决于对项目现金流量和折现率的正确预测。现实中,现金流量,折现率的确定与通货膨胀密切相关,但目前在林业投资项目经济分析中,存在着对通货膨胀处理不当的情况,从而导致对营林项目真实经济价值的歪曲,直接影响到林业投资决策的正确性与可靠性。因而从净现值与现金流量,折现率以及通货膨胀的关系分析入手,对营林项目经济分析中处理通货膨胀的方法进行了初步研究。

关键词：通货膨胀营林项目净现值

基于优化的Maxent模型预测白栎在中国的潜在分布区

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林业科学 2018年第8期54卷 153-164页

作者：李璇李垚方炎明南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学生物与环境学院南京210037

【目的】采用优化Maxent模型对白栎的适生区进行预测,了解气候因子对白栎分布的影响,同时结合植物耐寒性区域地图(PHZM)探讨白栎的栽培区划和引种区划,为白栎的引种栽培提供理论基础。【方法】采用Maxent模型,利用AICc指标对特征参数(fe... 详细信息

【目的】采用优化Maxent模型对白栎的适生区进行预测,了解气候因子对白栎分布的影响,同时结合植物耐寒性区域地图(PHZM)探讨白栎的栽培区划和引种区划,为白栎的引种栽培提供理论基础。【方法】采用Maxent模型,利用AICc指标对特征参数(feature)和正规化参数(β)进行筛选,建立最优模型。基于484条分布记录和10个环境变量模拟白栎在末次盛冰期、全新世中期、现代和2070年的潜在分布区。综合jackknife检验、置换重要值和百分比贡献率、限制环境因子,探讨影响白栎适生分布区的环境因子。【结果】1)最优模型的参数设置为:feature为LQP和β乘数为1.5。2)jackknife检验表明:年均温、最干月降雨量、平均日温差、温度年较差为关键因子;百分比贡献率排前3名的环境变量依次为平均日温差、温度年较差、年均温;置换重要值排前3名的为年均温、温度年较差和等温性。影响现代最适分布区的环境限制因子为年降雨量和最干月降雨量;影响未来最适分布区的环境限制因子为极端最高温和最干月降雨量。3)白栎的现代高度适生区集中分布在重庆、贵州局部地区、湖南、湖北南部、江西、安徽南部、福建北部和长江三角洲地区;末次盛冰期时白栎的高度适生区在湖南和江西零星地区,较现代分布区面积减少28.28%;全新世中期高度适生区范围与现代相似,较现代高度适生区面积增加6.44%,面积达到最大;在进行未来适生区的预测时,原本不具有适生区的辽宁出现少部分低度适生区,2070年温度可能升高,适宜分布区向北扩张,高度适生区面积减少6.44%。【结论】年均温、平均日温差、温度年较差和最干月降水量是制约白栎分布格局的重要环境因子。影响白栎的现代最适宜分布区和未来的最适分布区的环境限制因子为年降雨量、最干月降雨量和极端最高温。末次盛冰期白栎的高度适生区集中在华中地区,随气候的转暖逐渐向北移动。全新世中期时,高度适生区面积扩张达到最大。未来气温升高,白栎适生区可能发生向北扩张的趋势,高海拔地区分布的白栎更容易受到气候的影响。根据Maxent预测的白栎分布区结合中国耐寒性区域地图进行白栎的栽培区划和引种区划,新疆、北京、天津可能适合白栎的引种栽培。

关键词：白栎 Maxent AICc 末次盛冰期适生区