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基于改进ResNet的马铃薯黑心病近红外光谱检测方法

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农业机械学报 2024年

作者：李禧龙韩亚芬潘宇轩吕黄珍王飞云吕程序中国农业机械化科学研究院集团有限公司农业装备技术全国重点实验室

马铃薯在存储过程中，极易产生黑心病等内部缺陷，严重影响市场价值和食品安全。探索深度学习在挖掘马铃薯黑心病光谱数据深层特征的问题，将近红外光谱数据二维化，基于残差神经网络（Residual neural network，ResNet），引入卷积注... 详细信息

马铃薯在存储过程中，极易产生黑心病等内部缺陷，严重影响市场价值和食品安全。探索深度学习在挖掘马铃薯黑心病光谱数据深层特征的问题，将近红外光谱数据二维化，基于残差神经网络（Residual neural network，ResNet），引入卷积注意力模块（Convolutional block attention module，CBAM)增强特征，加入阈值处理模块去除噪声，实现了马铃薯黑心病的快速无损检测。探索适用于马铃薯黑心病检测的光谱二维化方法，通过对比格拉米角场（Gramian angular field，GAF）、马尔可夫转移场（Markov transition field，MTF）、递归图（Recurrence plot，RP）和波长顺序转换4种方法进行了分析，发现GAF、MTF和RP这3种方法与波长顺序转换相比效果更好，经过MTF处理后建模效果最佳，训练集准确率达到99.60%。通过比较不同模型的性能差异，发现改进后的ResNet模型测试集准确率为97.65%，比偏最小二乘判别分析（Partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）、支持向量机（Support vector machines，SVM）、MobileNet、ResNet分别提高了5.89%、7.07%、3.53%、2.36%，传统化学计量学方法PLS-DA和SVM的建模效果不如MobileNet和ResNet等神经网络模型。

关键词：马铃薯黑心病近红外光谱残差神经网络二维化

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影响制种玉米机械化去雄的农艺因子

中国农机化学报 2024年第9期45卷 15-20页

作者：王林孔东升王靓敏顾秀艳杨龙温玉雷甘肃省张掖市农业机械化技术推广站甘肃张掖734000 河西学院甘肃张掖734000 西安理工大学经管学院西安市710048 甘州区农业机械化技术推广站甘肃张掖734000

研究不同农艺因子对制种玉米机械化去雄的影响,为制种玉米生产标准化和全面推进制种玉米机械化去雄技术提供技术依据。选取4个代表性品种原种,根据农艺要求和种植模式,每个品种设置1个种植区,每个种植区分设不同种子分级处理、不同播种... 详细信息

研究不同农艺因子对制种玉米机械化去雄的影响,为制种玉米生产标准化和全面推进制种玉米机械化去雄技术提供技术依据。选取4个代表性品种原种,根据农艺要求和种植模式,每个品种设置1个种植区,每个种植区分设不同种子分级处理、不同播种时间、不同播种方式、不同种植模式、不同去雄机械和去雄模式的对照重复,测定制种玉米长势整齐度和机械化去雄效果。制种玉米机械化去雄效果与种子分级、播种期、播种方式、种植模式、去雄机械和去雄模式相关,种子分级处理后种植机械化取净率(85%以上)显著高于混合种机械化取净率(48%);中晚期播种机械化取净率比早期播种机械化取净率高5个百分点;联合精量播种机播种比人工点播机械化去雄取净率高10个百分点以上;等行距种植模式取净率比宽窄行种植模式取净率高4个百分点;采用卫星导航智能驾驶系统控制农机作业,作业精度高,直线性好,有利于后续农机化作业。因此,在实际生产中要根据土壤条件选择合适的耕整地方式和机具,精选种子并对其进行分级处理和分级种植,适当推迟播种期,提高播种质量,采取等行距种植,并根据作物长势和种植规模选择合适去雄作业机械和去雄模式,可有效提高机械化去雄取净率。

关键词：制种玉米机械化去雄农艺因子平均株高整齐度取净率

面向樱桃番茄采摘识别的轻量化Transformer架构优化研究

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农业机械学报 2024年第10期 62-71+105页

作者：赵博柳苏纯张巍朋朱立成韩振浩冯旭光王瑞雪中国农业机械化科学研究院集团有限公司农业装备技术全国重点实验室

为进一步提升穗收型樱桃番茄识别准确率和识别速度，实现设施环境番茄自动采摘，提出了一种基于改进Transformer的轻量化樱桃番茄穗态识别模型。首先，构建了包含不同光照环境和采摘姿态的樱桃番茄数据集，并对樱桃番茄果穗姿态进行了... 详细信息

为进一步提升穗收型樱桃番茄识别准确率和识别速度，实现设施环境番茄自动采摘，提出了一种基于改进Transformer的轻量化樱桃番茄穗态识别模型。首先，构建了包含不同光照环境和采摘姿态的樱桃番茄数据集，并对樱桃番茄果穗姿态进行了划分。然后，提出了一种基于改进RE-DETR的轻量化穗收樱桃番茄识别模型，通过引入一个轻量级的骨干网络EfficientViT替换RT-DETR原有的骨干网络，显著减少了模型参数和计算量；同时设计了一个自适应细节融合模块，旨在高效处理并融合不同尺度特征图，并进一步降低计算复杂度。最后，引入加权函数滑动机制和指数移动平均思想来优化损失函数，来处理样本分类中的不确定性。实验结果表明，该轻量化模型在保持高识别准确率(90%)的同时，实现了快速检测(41.2 f/s)和低计算量(8.7×10～9 FLOPs)。与原始网络模型、Faster R-CNN和Swin Transformer相比，平均识别准确率提高1.24%～15.38%,每秒处理帧数(FPS)提高25.61%～255.17%,同时浮点运算量实现了69.37%～92.37%的大幅降低。该模型在综合性能上有着较强的鲁棒性，兼顾了精度与速度，可为番茄采摘机器人完成视觉任务提供技术支撑。

关键词：樱桃番茄目标检测深度学习 RT-DETR 轻量化 Transformer

面向樱桃番茄采摘的轻量化Transformer架构性能优化研究

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农业机械学报 2024年

作者：赵博柳苏纯张巍朋朱立成韩振浩冯旭光王瑞雪中国农业机械化科学研究院集团有限公司农业装备技术全国重点实验室

为进一步提升穗收型樱桃番茄识别准确率和识别速度，实现设施环境番茄自动采摘，提出了一种基于改进Transformer的轻量化樱桃番茄穗态识别模型。首先，构建了包含不同光照环境和采摘姿态的樱桃番茄数据集，并对樱桃番茄果穗姿态进行了划分。然后，提出了一种基于改进RE-DETR的轻量化穗收樱桃番茄识别模型，通过引入一个轻量级的骨干网络EfficientViT替换RT-DETR原有的骨干网络，显著减少了模型参数和计算量；同时设计了一个自适应细节融合模块，旨在高效处理并融合不同尺度特征图，并进一步降低计算复杂度。最后，引入加权函数滑动机制和指数移动平均思想来优化损失函数，来处理样本分类中的不确定性。实验结果表明，该轻量化模型在保持高识别准确率（90%）的同时，实现了快速检测（41.2 f/s）和低计算量（8.7G FLOPs）。与原始网络模型、Faster-RCNN和Swin Transformer相比，平均识别准确率提高1.24%～15.38%，每秒处理帧数（FPS）上提高25.61%～255.17%，与此同时浮点运算量上实现了69.37%～92.37%的大幅降低。该模型在综合性能上有着较强的鲁棒性，兼顾了精度与速度，可为番茄采摘机器人完成视觉任务提供参考。

关键词：樱桃番茄目标检测深度学习 RT-DETR 轻量化

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核桃机械振动采摘枝干能量传递特性研究

农业机械学报 2024年

作者：靳文停赵金辉庄腾飞刘立晶赵恩龙杨学军中国农业机械化科学研究院集团有限公司农业装备技术全国重点实验室

为研究核桃树受到外部振动激励载荷作用下枝干振动动态特性，揭示机械振动采摘能量传递规律。建立核桃树 - 采摘机振动系统动力学模型，采用对称双偏心式核桃采摘机夹持主干的作业方式，并按照规定的路径和监测点安装三轴振动监测传感... 详细信息

为研究核桃树受到外部振动激励载荷作用下枝干振动动态特性，揭示机械振动采摘能量传递规律。建立核桃树 - 采摘机振动系统动力学模型，采用对称双偏心式核桃采摘机夹持主干的作业方式，并按照规定的路径和监测点安装三轴振动监测传感器的方法进行田间振动能量传递试验，结合主干振动位移响应数据表明：受对称双偏心式激振时，核桃树主干运动过程发生摆动，沿夹持位置Z方向做往复运动。由三轴振动监测传感器获得的核桃树受迫振动枝干振动位移和动能幅值变化规律可知：核桃振动采摘过程中机械能转换为动能，从主干激振位置以能量波的形式向上枝条自由端传递，传递过程中各监测点处依次获得动能，传递距离越远，动能衰减越多。枝条在空间运动过程中发生摆动弯曲，使其在生长方向存在瞬间小范围可恢复性形变。由于枝组长度较短等因素的影响，其空间运动过程中上下摆动幅度大于左右摆动幅度，与枝条和侧枝空间摆动幅度规律相反。通过对激振频率13 ～ 30 Hz作业下最远端枝条受迫振动动能均值分析表明，采摘机在激振频率23 ～ 25 Hz作业时，试验核桃树最远端枝条所获动能均值最大。研究结果可为核桃主干振动式采摘机工作参数的选择和高效振动采摘关键技术提供理论基础。

关键词：核桃振动采摘能量传递

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对丘陵山区农机装备熟化应用基地建设的思考

农业机械 2024年第4期 104-107页

作者：万玉华重庆市农业机械化技术推广总站

山地、丘陵地貌的特殊性,农作物品种、耕作制度等的多样性,农业机械设备适配需求的繁复性等诸多因素制约着农机化发展。基于重庆农产业发展规划及农机装备推广应用现状,通过学习政策、调查研究、查阅资料等拟定此课题,供农业生产实践商榷。

关键词：丘陵山区农机装备熟化应用基地建设

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一种高效糖料蔗生产全程机械化技术模式

广西农业机械化 2024年第3期 19-23页

作者：何远初南宁市农业机械化技术学校

一、引言广西是我国最大的糖料蔗种植基地和食糖主产区，是保障国家食糖安全的主阵地。广西蔗区基本为丘陵地区，大部分蔗地坡度较大、地块分散，现有的联合收获机收获质量达不到糖企和蔗农的预期要求，我区糖料蔗联合机收率仍然处于较...

一、引言广西是我国最大的糖料蔗种植基地和食糖主产区，是保障国家食糖安全的主阵地。广西蔗区基本为丘陵地区，大部分蔗地坡度较大、地块分散，现有的联合收获机收获质量达不到糖企和蔗农的预期要求，我区糖料蔗联合机收率仍然处于较低水平。近几年来，各级政府高度重视，连续出台了一系列强有力的扶持政策，并大幅提高糖料蔗分步式机收作业补贴标准。各级农机部门多措并举，大力推广多种形式的糖料蔗机收技术，推进糖料蔗生产全程机械化。

关键词：

关于丘陵山区农业机械化发展的几点建议——以广西南宁市为例

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广西农业机械化 2024年第2期 25-28页

作者：何远初南宁市农业机械化技术学校

农业机械化和农机装备是转变农业发展方式、提高农村生产力的重要基础，是实施乡村振兴战略的重要支撑，对实现中国式现代化具有重要的现实意义。要实现地区优势特色产业跨越式高质量发展，离不开农业机械化和农机装备产业的发展。当前...

农业机械化和农机装备是转变农业发展方式、提高农村生产力的重要基础，是实施乡村振兴战略的重要支撑，对实现中国式现代化具有重要的现实意义。要实现地区优势特色产业跨越式高质量发展，离不开农业机械化和农机装备产业的发展。当前，我们已经基本解决了平原地区主要农作物耕种管收储等过程的机械化问题，而丘陵山区由于其地形的特殊性，农业生产效率一直偏低，农业机械化推广阻力较大。因此,合理分析南宁市农业机械化发展存在的主要问题，提出科学合理化建议，对丘陵山区农机化水平提升显得尤为重要。

关键词：

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玉米精量播种复合作业机具设计及试验

中国农机化学报 2024年第8期45卷 20-26页

作者：韩中东刘江涛杨志杰李珊珊李涛河北农业大学机电工程学院河北保定071001 河北省农业机械化研究所有限公司石家庄市050000

针对现有玉米播种机播种精度以及播种合格指数较低的问题,设计一种玉米精量播种复合作业机具。阐述播种复合作业机具的工作原理以及主要技术参数,一次进地可同时完成苗带旋耕、施肥、精量播种、覆土和镇压等工作。选用苗带旋耕,并对旋... 详细信息

针对现有玉米播种机播种精度以及播种合格指数较低的问题,设计一种玉米精量播种复合作业机具。阐述播种复合作业机具的工作原理以及主要技术参数,一次进地可同时完成苗带旋耕、施肥、精量播种、覆土和镇压等工作。选用苗带旋耕,并对旋耕机构作业运动状态进行理论分析,确定旋耕刀周向排列,来达到保护性耕作和提高播种精度的要求。确定平行四连杆仿形机构的总体结构,并对其进行受力和尺寸参数分析,通过计算得到仿形机构的杆长,使播种单体有足够的仿形量,保证播深一致性。选用气吸式排种器,确定气吸式排种器结构,计算得出排种器最高转速,可达到精量播种的目的。在黄淮海地区进行田间试验,结果表明:当播种机作业速度为4 km/h,苗带旋耕机构转速为280 r/min时,机具通过性良好,苗带宽度合格率为93.5%,播深合格率为93.1%,粒距合格率为93.5%,重播率为5.9%,漏播率为3.3%,合格粒距变异系数为15.64%。各项性能指标满足农艺要求。

关键词：玉米精量播种机苗带旋耕气吸式仿形机构

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