【摘 要】
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环境信息感知是智能农业装备系统自主导航作业的关键技术之一.农业田间道路复杂多变,快速准确地识别可通行区域,辨析障碍物类别,可为农业装备系统高效安全地进行路径规划和决策控制提供依据.该研究以非结构化农业田间道路场景为研究对象,根据环境对象动、静态属性进行类别划分,提出一种基于通道注意力结合多尺度特征融合的轻量化语义分割模型.首先采用Mobilenet V2轻量卷积神经网络提取图像特征,将混合扩张卷积融入特征提取网络最后2个阶段,在保证特征图分辨率的基础上增加感受野并保持信息的连续性与完整性;然后引入通道注意
【机 构】
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天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院,天津 300222;中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室,北京 100083;黑龙江八一农垦大学电气与信息学院,大庆 163319
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环境信息感知是智能农业装备系统自主导航作业的关键技术之一.农业田间道路复杂多变,快速准确地识别可通行区域,辨析障碍物类别,可为农业装备系统高效安全地进行路径规划和决策控制提供依据.该研究以非结构化农业田间道路场景为研究对象,根据环境对象动、静态属性进行类别划分,提出一种基于通道注意力结合多尺度特征融合的轻量化语义分割模型.首先采用Mobilenet V2轻量卷积神经网络提取图像特征,将混合扩张卷积融入特征提取网络最后2个阶段,在保证特征图分辨率的基础上增加感受野并保持信息的连续性与完整性;然后引入通道注意力模块对特征提取网络各阶段特征通道依据重要程度重新标定;最后通过空间金字塔池化模块将多尺度池化特征进行融合,获取更加有效的全局场景上下文信息,增强对复杂道路场景识别的准确性.语义分割试验表明,不同道路环境下本文模型可以对场景对象进行有效识别解析,像素准确率和平均像素准确率分别为94.85％、90.38％,具有准确率高、鲁棒性强的特点.基于相同测试集将该文模型与FCN-8S、SegNet、DeeplabV3+、BiseNet模型进行对比试验,该文模型的平均区域重合度为85.51％,检测速度达到8.19帧/s,参数数量为2.41×106,相比于其他模型具有准确性高、推理速度快、参数量小等优点,能够较好地实现精度与速度的均衡.研究成果可为智能农业装备在非结构化道路环境下安全可靠运行提供技术参考.
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为进一步提高蔬菜育苗播种流水线的控制精度和生产效率,对现有蔬菜育苗播种流水线进行了改进设计.首先将被动压穴滚筒改造为主动压穴滚筒;然后进行了流水线控制系统总体方案改进设计,完成了以传送带速度检测与控制、压穴装置的初始化与位置控制和播种装置的初始化与位置控制为核心内容的控制系统设计;最后进行了流水线的播种试验.试验结果表明主动压穴装置修正了被动型压穴出现偏差的问题,流水线的播种合格率大于90.8％,空穴率小于5.3％,重播率小于3.9％,最高生产效率可以达到800盘/h.该改进设计提高了播种流水线的播种控制
砂质黏性紫色土遇水极易崩解是导致西南山区土壤侵蚀流失等水土灾害的重要原因,为揭示其崩解规律和机制,改善土体的崩解性,采用自制崩解测量仪对不同初始干密度、含水率及颗粒级配条件下的紫色土进行浸水崩解试验,并从非饱和有效应力角度分析了其崩解演化机制,在此基础上,通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)探讨利用微生物诱导碳酸钙沉积(Microbial Induced Calcite Precipitation,MICP)加固技术对紫色土崩解性的改善效果.结果表明:1)紫色土
暗管排水在降低地下水位过程中普遍存在悬帷段,悬帷段的存在对于暗管排水理论计算提出了挑战.该研究考虑悬帷段对排水流量的影响,提出了悬帷段作用下的暗管排水流量计算公式,基于HYDRUS模型得到不同暗管间距、暗管埋深、不透水层深度以及土壤质地条件下的排水流量模拟值及理论计算公式中的作用水头参数,对比分析了不同土壤质地以及悬挂水头影响下排水流量理论公式的适用性.结果表明提出的考虑悬帷段的暗管排水流量公式计算值与模拟值具有很好的吻合性,提出的6种组合公式计算值与模拟值相关系数均大于0.99,平均绝对误差均小于11％
崩岗土体的收缩开裂受到多种因素的影响.该研究为研究高径比对其影响,共设计10组高径比,通过定点拍照记录脱湿前与脱湿结束时的土体形态变化,结合数字图像处理技术进行定量分析,探讨在控制高径比条件下崩岗土体的收缩开裂规律.结果表明:1)崩岗4层土中,过渡层的裂隙性、径向收缩性能最强,砂土层最弱,两者之间的较大差异会严重破坏崩岗土体的稳定性与承载力,促使崩壁崩塌;2)高径比较小的试样裂隙发育明显,径向收缩不明显;高径比较大的试样无裂隙发育,径向收缩显著.其中,4层土由干缩开裂土样过渡至径向收缩土样的高径比具体临界
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流速是表征水流水力学特性的重要物理量.为了准确获取薄层水流流速,基于热红外成像技术、计算机视觉识别技术,设计了一种薄层水流流速测量系统.该系统通过对热示踪剂的自动控制以及对其热成像图的瞬时采集、影像校正、噪点去除、质心确定等手段,获取薄层水流的流速等参数,从而实现对坡面薄层水流流速的动态观测.该系统精确度和准确度高,可从不同时间和空间尺度上更加准确地观测热示踪剂动态运移过程.系统的测量标准差为0.020 m/s,观测精度可达到98.33％,观测的时间分辨率为1/9 s,空间分辨率为2 mm.为了验证该系统
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