基于物联网视觉的盆栽养护监控系统应用基础研究

本文提出一种基于机器视觉监测植物生长特征,系统及时自动调整环境因素最优值,弥补了传统智能盆栽养护系统自动化程度低、损伤式检测获取植物特征信息的缺点。通过物联网技术,还可远程观赏盆栽美景。     

植物工厂无线温湿度采集系统的设计与实现

植物的生长离不开适宜的环境，尤其是温湿度对于植物生长具有重要意义，因此在植物工厂培育植物过程中，需要对环境中的温湿度进行精确管理。针对这一需求，设计并实现了一套植物工厂无线温湿度采集系统。物联网采集网关使用ESP32模块作为主控模块，通过485总线和Modbus协议可以获取多个温湿度设备数据。通过模块自身Wi-Fi通信能力和HTTP协议实现与ThingsBoard物联网平台通信并交互数据，最终完成实时远程监测植物工厂温湿度监测的功能。ThingsBoard是一套开源免费的完整物联网平台解决方案，可以快速搭建、自由组态，还能够实现局域网部署，灵活性高。实际运行结果表明，系统简单可靠、运行稳定、设备部署灵活、扩展性好，在植物工厂中应用效果良好。     

植物生长建模与可视化——回顾与展望

回顾了植物生长的建模与可视化研究.为了加深对不同模型的目的、内涵与局限性的 理解,该文对植物生长模型进行了分类.在植物生长机研究中,对目前常见的分形方法、随机过 程、人工智能等建模方法的特点进行了比较分析.分别介绍了植物仿真与可视化方面的研究进 展及其相关技术,以及植物生长软件的发展状况.最后,总结了该领域研究中存在的主要问题, 并讨论了未来研究与应用方面的发展趋向及其前景.     

基于生长机的虚拟植物可视化技术研究

虚拟植物在真实再现植物生长过程及在精确农业、遥感监测等领域都有非常广阔的应用前景。本文从植物生长建模的角度出发,着重阐述了基于生长机的虚拟植物生长可视化方面采用的一些方法及关键技术,并在此基础上提出了有待进一步解决的主要问题。对虚拟植物生长的可视化技术在虚拟试验、农田管理、教学等方面的应用进行了展望。     

人眼视觉特性在植物叶片图像提取中的应用

通过叶片图像分析植物生长状况是目前农林领域的热点问题之一。此类图像中,如何去除背景干扰,获得视觉兴趣区域是研究的重点内容。为将外界噪声降到最低,本文采用灯箱设备采集植物叶片图像,考虑到人眼视觉特性,将图像划分成a×b个大小相等的分块,计算出各分块图像的视觉影响权重因子,并据此从原始图像中去除背景区域,划分出人眼视觉感兴趣的区域图像;随着a、b取值的不同以及图像提取的不断深入,可极大限度地去除无关背景区域。较之原始图像,利用该方法得到的区域图像符合人眼视觉特征,在图像质量和尺寸大小方面均有改善;为提取植物叶片视觉兴趣区域提供了一种新思路。     

基于PLC的植物工厂监控系统的研究

在植物工厂中培育作物时,需要对作物生长环境中的光照、温度、湿度、CO_2浓度等环境变量进行精确的自动化管理,针对这一控制要求,设计了基于PLC的植物工厂监控系统。该系统以EX2N-100H为主控制器,采用可调式LED恒流驱动和RGB光源板来实现数字化调节光照参数,通过相应传感器和执行机构,系统可以自动调节植物生长环境中的温度、湿度、CO_2浓度参数。通过组态王开发上位机软件,采用串行通信和无线网络通信相结合的通信方式,使上位机通过无线网络对植物工厂现场进行监控,便于远程控制。运行测试表明,系统功能完善、运行稳定、操作简单、易于扩展和维护。     

虚拟植物整体生长研究现状与展望

农林业信息化将成为21t世纪的重要发展趋势,针对植物生长期长,解决问题要较长周期,通过计算机对植物生长进行建模与仿真,将为探索植物生命的奥秘和生长过程的规律,改善人类生存环境质量.为了节省人力资源,提出虚拟植物技术仿真研究,具有广泛的应用前景.简述了虚拟植物整体生长研究的意义,从根、冠关系和植物整体可视化方面阐述了目前虚拟植物整体生长的研究现状,并探讨了了虚拟植物整体生长研究的难点,并对虚拟植物整体生长研究的应用前景作了简要的展望.     

基于多传感器的植物测控系统研究与实现

设计一套植物生长测控系统.建模分析太阳能电池参数;多传感器采集植物温湿度、光照度、CO2浓度、气压等信息;经过单片机处理、无线发射与接收后控制植物生长.测试表明系统可监测不同季节、不同时间的植物生长,实现自动调节和控制.     

基于奇异摄动理论的植物工厂温度控制

通过研究植物工厂与作物系统,结合非线性奇异摄动理论相关理论对植物工厂内部环境进行控制。首先阐述了基于能量角度对植物工厂与作物结合的动态模型描述各个系统状态变量之间的关系,然后建立了关于温度的最优控制模型,并将最优控制模型进行一般公式化。基于奇异摄动理论将非线性植物工厂与作物系统分解成快慢系统。利用系统中的双重时间尺度,分别设计出慢子系统和快子系统的成本函数。最后通过MATLAB软件进行仿真,得出最优控制曲线,结果表明得出的控制器能有效地控制植物工厂内部温度,并能保证对植物工厂加热时间最短,以实现植物工厂收益最高。     

无人植物培护系统设计

为了智能检测植物的生长状态,达到植物无人培养的目的,文中采用嵌入式开发平台和物联网云技术设计一种无人植物培护系统。在此选择睡莲作为实验标本,完成植物识别,数据处理,多方式提醒和植物陪护,实现植物监控和管理。实验结果表明系统结构简单,成本低,可行性高,稳定性强,有利于大规模使用和设计,应用前景广阔。     

基于图像处理的株高无损测量方法研究

为了在定量化研究植物株高过程中实现无损测量,同时降低户外植物生长监测的硬件成本,方便设备安装和操作,依托立体视觉技术,提出了一种基于图像处理的株高无损测量方法.以测量棉花株高为研究对象,首先,在棉花生长无损监测系统中,通过标定后的单个摄像机获取棉花植株图像,在二维图像空间将棉花株茎简化成两个关键点坐标,然后利用摄像机参数矩阵以及对两个关键点的约束条件,获得植株在世界坐标系中的三维信息,从而获得植株高度.实验结果表明,该算法在进行植株高度测量时,其误差范围可以控制在5 mm以内,该方法是可行的、有效的.     

脉冲视觉研究进展

视频是视觉信息处理的基础概念,传统视频的帧率只有几十Hz,不能记录光的高速变化过程,成为限制机器视觉速度的天花板,其根本原因在于视频概念脱胎于胶片成像,未能发挥电子和数字技术的潜力。脉冲视觉模型通过感光器件捕获光子,累积能量达到约定阈值时产生脉冲,形成脉冲的时间越长,表明收到的光信号越弱,反之光信号越强,据此可估计任意时刻的光强,从而实现连续成像。采用普通器件,研制了比影视视频快千倍的超高速成像芯片和相机,进而基于脉冲神经网络实现了超高速目标检测、跟踪和识别,打破了机器视觉提速依赖算力线性增长的传统范式。本文从脉冲视觉模型表达视觉信息的生物学基础和物理原理出发,介绍了脉冲视觉原理的软件模拟器及其模拟真实世界光子传播的计算过程,描述了基于脉冲视觉原理的高灵敏光电传感器件及芯片的工作机理和结构设计、基于脉冲视觉的影像重建原理以及脉冲视觉信号与普通图像信号融合的计算摄像算法与计算摄像系统,介绍了基于脉冲神经网络的超高速运动目标检测、跟踪与识别,通过对比国际国内相关研究内容和发展现状,展望了脉冲视觉的发展与演进方向。脉冲视觉芯片和系统在工业(高铁、电力和轮机等不停机监测,智能制造高速监视等)、民用(高速相机、智能交通、辅助驾驶、司法取证和体育判罚等)以及国防(高速对抗)等领域都具有巨大应用潜力,是未来值得重点关注和研究的一个重要方向。     

Applied machine vision of plants: a review with implications for field deployment in automated farming operations

Automated visual assessment of plant condition, specifically foliage wilting, reflectance and growth parameters, using machine vision has potential use as input for real-time variable-rate irrigation and fertigation systems in precision agriculture. This paper reviews the research literature for both outdoor and indoor applications of machine vision of plants, which reveals that different environments necessitate varying levels of complexity in both apparatus and nature of plant measurement which can be achieved. Deployment of systems to the field environment in precision agriculture applications presents the challenge of overcoming image variation caused by the diurnal and seasonal variation of sunlight. From the literature reviewed, it is argued that augmenting a monocular RGB vision system with additional sensing techniques potentially reduces image analysis complexity while enhancing system robustness to environmental variables. Therefore, machine vision systems with a foundation in optical and lighting design may potentially expedite the transition from laboratory and research prototype to robust field tool.     

恶劣光照下驾驶人疲劳及注意力视觉监测算法

驾驶人驾驶行为监测及预警系统对于提高行车安全性及降低交通事故等问题具有重要作用,而利用机器视觉对驾驶人疲劳状态及注意力状态进行监测和分析是安全辅助驾驶领域内的研究热点之一。机器视觉受光照条件影响非常严重,甚至直接影响到图像处理算法的可靠性。在弱光和强光两种特殊照明条件下,介绍了驾驶人疲劳状态的检测思路,提出利用普尔钦斑点及投影曲线极点位置分割面部器官独立区域,最终获得眼睛的轮廓状态,利用PERCLOS判断驾驶人的疲劳状态。在驾驶人面部及面部器官定位的基础上,对驾驶人的头部旋转运动进行分析,提出了计算驾驶人头部旋转角度的计算方法,以驾驶人头部旋转角度为依据判断驾驶人的注意力是否分散。实践证明,在弱光和强光两种特殊照明条件之下,算法实时性好,准确率较高,效果非常理想,能够为驾驶人疲劳状态及注意力状态分析提供较为准确的依据。     

Machine learning-based real-time monitoring system for smart connected worker to improve energy efficiency

Recent advances in machine learning and computer vision brought to light technologies and algorithms that serve as new opportunities for creating intelligent and efficient manufacturing systems. In this study, the real-time monitoring system of manufacturing workflow for the Smart Connected Worker (SCW) is developed for the small and medium-sized manufacturers (SMMs), which integrates state-of-the-art machine learning techniques with the workplace scenarios of advanced manufacturing systems. Specifically, object detection and text recognition models are investigated and adopted to ameliorate the labor-intensive machine state monitoring process, while artificial neural networks are introduced to enable real-time energy disaggregation for further optimization. The developed system achieved efficient supervision and accurate information analysis in real-time for prolonged working conditions, which could effectively reduce the cost related to human labor, as well as provide an affordable solution for SMMs. The competent experiment results also demonstrated the feasibility and effectiveness of integrating machine learning technologies into the realm of advanced manufacturing systems.     

基于机器视觉算法的水稻秧苗状态识别

根据秧苗发育形态调节育秧环境中的光照、温度、湿度能够避免徒长,这对水稻优质高产十分重要。针对水稻秧苗在恒温箱封闭式育秧环境下因监测不及时导致的徒长情况,提出了一种基于机器视觉算法识别秧苗发育状态的方法。采用恒温箱对东农426和东农428水稻进行育秧研究,利用协方差聚类算法对秧苗RGB彩色图像进行分割,再选用连续腐蚀开操作结合Hough变换进行预处理。根据提取与秧苗徒长直接相关的形态指标参数信息,如株高、叶面积、着生角、生长速率,进行曲线拟合,最后将结果显示在软件界面上。实验结果表明,该方法可以正确的识别秧苗并准确提取形态指标参数,准确率为87.5%,秧苗形态参数识别误差不超过7%,适用于封闭式育秧环境中对秧苗的监测,该方法为研究水稻工厂化立体育秧提供了有效参考。     

机器视觉在轨道交通系统状态检测中的应用综述

城市轨道交通系统主要由弓/网系统、轨道线路、车辆、车站等组成,传统的人工巡检等方法检测效率低、劳动强度大、自动化和智能化程度不高,给城市轨道交通的运营保障和进一步健康发展带来了巨大的挑战.机器视觉作为一种重要的检测手段,在城市轨道交通系统状态检测领域得到了广泛的应用.鉴于此,针对机器视觉在城市轨道交通系统安全状态检测中...     

基于485总线和虚拟仪器的智能农业监控系统设计

针对传统农业监控系统的不足,为了高效利用农业资源及实现智能农业,设计了一种基于485总线与LabVIEW的智能农业监控系统。选用Arduino控制器作为下位机,以PC机为上位机,两者通过RS-485总线实现通信。系统能够对农作物生长环境系统中的温湿度、光照强度、土壤水分、CO2浓度等参数进行监控;当监控参数超限时,能够自动控制相关设备进行自动调节,从而确保农作物处于适宜的生长环境。该系统具有性价比高、扩展性强等优点,具有一定的推广应用价值。     

基于PC机器视觉的贴片机视觉对中应用研究

贴片机是集光、机、电一体化技术的产物.针对某贴片机进行基于PC机器视觉的贴片机的视觉对中应用研究,选用高性价比的视觉硬件,采用Hexsight图像开发包在.NET环境下进行二次开发实现图像定位功能,利用最小二乘法拟合出吸嘴旋转过程中实际轴心,并编写偏移补偿算法最终实现视觉对中.经过反复测试,证明该视觉对中方法达到视觉对中的要求.     

The Warp machine on Navlab

The authors review the history of the Carnegie-Mellon Warp machine on Navlab, an autonomous land vehicle, and describe three Navlab vision systems implemented on the Warp machine. They then critically evaluate components of Warp in light of this experience. The Warp machine was used to implement stereo vision for obstacle avoidance and color-based road-following systems. The stereo-vision system was FIDO, which is derived from some of the earliest work in vision-guided robot vehicle navigation. Two color-based road following systems were implemented; one adapted conventional vision techniques to the problem of road recognition and the other used a neural network-based technique to learn road following online. Finally, the authors discuss the value of applications integration with machine development, discuss the limitations of the attached processor model, and give recommendations for future systems