【摘 要】
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目标果实的精准识别是实现果园测产和机器自动采摘的基本保障.然而受复杂的非结构化果园环境、绿色苹果与枝叶背景颜色接近等因素的影响,制约着可见光谱范围下目标果实的检测精度,给机器视觉识别带来极大挑战.针对复杂果园环境下的不同光照环境和果实姿态,提出一种优化的一阶全卷积(FCOS)神经网络绿色苹果识别模型.首先,新模型在FCOS的基础上融合了卷积神经网络(CNN)的特征提取能力,消除了对锚框的依赖,以单阶段、全卷积、无锚框的方式预测果实置信度与边框偏移,在保证检测精度的前提下提升了模型的识别速度;其次,增加了自
【机 构】
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山东师范大学信息科学与工程学院 ,山东 济南 250358;山东师范大学信息科学与工程学院 ,山东 济南 250358;机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室 ,江苏 镇江 212013;Schoo
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目标果实的精准识别是实现果园测产和机器自动采摘的基本保障.然而受复杂的非结构化果园环境、绿色苹果与枝叶背景颜色接近等因素的影响,制约着可见光谱范围下目标果实的检测精度,给机器视觉识别带来极大挑战.针对复杂果园环境下的不同光照环境和果实姿态,提出一种优化的一阶全卷积(FCOS)神经网络绿色苹果识别模型.首先,新模型在FCOS的基础上融合了卷积神经网络(CNN)的特征提取能力,消除了对锚框的依赖,以单阶段、全卷积、无锚框的方式预测果实置信度与边框偏移,在保证检测精度的前提下提升了模型的识别速度;其次,增加了自底向上的特征融合架构,为模型提供了更加准确的定位信息,进一步优化绿色苹果的检测效果;最后根据FCOS末端三个输出分支设计整体损失函数,完成模型训练.为尽可能模拟真实果园环境,分别采集不同光照环境、光照角度、遮挡类型、摄像距离的绿色苹果图像,制作数据集并用以模型训练.挑选最优训练模型在包含不同场景的验证集上进行评估,结果为:在检测效果方面,平均精度为85.6％,与目前最先进的检测模型Faster R-CNN,SSD,RetinaNet,FSAF相比,分别高出0.9,10.5,2.5,1.9个百分点;在模型设计方面,FCOS的模型参数量与整个检测流程所需的计算量分别为32.0 M和47.5 GFLOPs(10亿次浮点运算),与Faster R-CNN相比,分别降低了9.5 M和12.5 GFLOPs.对比表明,在可见光谱范围下,对复杂果园环境中绿色苹果,提出的新模型具有更高的检测精度和识别效率,为苹果果园测产和自动化采摘提供理论和技术支撑;也可为其他果蔬的球形绿色目标果实识别提供借鉴.
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铝合金中Fe元素的浓度会影响铝合金的软硬程度,从而影响铝合金器件的工作使用寿命,因此铝合金中Fe的含量检测精度非常重要,开展了空间约束结合支持向量机提高毫秒激光诱导击穿光谱的铝合金中的Fe元素成分检测精度研究.在平板空间约束条件下,毫秒激光诱导铝等离子体光谱出现了光谱增强,并且提高了等离子体辐射光谱稳定性,光谱辐射中的FeⅠ345.99 nm,FeⅠ369.51 nm,AlⅠ394.40 nm,AlⅠ396.15 nm四条特征谱线的增强因子分别为2.20,2.14,2.28,2.41.建立了基于外标法和支
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目前现代测试技术发展较快,为古代玉器的加工技术、产源研究提供了无损研究手段.利用红外光谱和能量色散X射线荧光光谱技术(EDXRF),对浙江省遂昌县好川墓地中M52号墓出土的五件绿松石珠进行无损测试,期望判断其可能的产地来源.红外谱学特征显示,3468和3514 cm-1处可见红外吸收锐谱带,是由于ν(O H)伸缩振动所致;3058 cm-1附近可见ν(M Fe,Cu—H2 O)伸缩振动,1014,1066和1134 cm-1处为ν3(PO4)伸缩振动.与标准绿松石红外谱相比,缺少1637 cm-1处峰,此
采用常规宝石学测试方法,结合能量色散型X射线荧光光谱仪、激光拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、荧光光谱仪等测试分析方法,对天然及充填处理摩根石的谱学特征进行了对比研究,旨在研究充填处理摩根石的宝石学、谱学特征及探寻有效的无损鉴别充填处理摩根石的方法.结果表明,充填处理摩根石的折射率在1.57左右,略低于天然摩根石折射率;充填处理摩根石相对密度为2.71～2.76.天然摩根石在长波和短波紫外荧光下都不发光,充填处理摩根石在长波和短波紫外荧光下均显示弱至中等的白色荧光,个别样品的荧光沿裂隙分布;放大观察后,部
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连作花生的土传病害问题突出,但土传病害发生与土壤环境尤其是根际土壤中可溶性有机质(DOM)组成结构的内在联系尚不清楚.通过在县域范围内多点采集连作地的花生健康植株和发病植株及根际土壤,测定根际土壤性质的部分指标,利用三维荧光光谱(3DEEM)技术和平行因子方法(PARAFAC)表征根际土DOM的组成特征,探究花生病害对根际DOM组成的影响.结果表明,(1)花生健康与发病植株的根际土壤可溶性有机碳(DOC)等基本特性无显著差异;(2)通过3DEEM-PARAFAC方法共识别了五种荧光组分,包括类色氨酸蛋白质
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基于自行设计搭建的远程激光诱导击穿光谱(LIBS)系统,完成了远程LIBS的聚焦特性分析,并对远程LIBS技术应用于镍基高温合金成分分析的实验方法进行了研究.该LIBS系统具备激光发射光路和信号采集光路同轴且独立变焦的特点,通过自动聚焦,可实现1～10 m的远程分析.研究表明:受激光聚焦焦深的影响,等离子体光信号可探测范围随系统工作距离的增大而增大,即系统对聚焦精确度的要求降低;同时,烧蚀斑点尺寸增大导致的功率密度减小及信号采集立体角的减小,会使得谱线强度随工作距离的增大成四次方反比关系衰减.分别使用无内