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[期刊] 林业科学研究
[作者]
尤磊 唐守正 宋新宇
［目的］树干在林业生产与科研中具有重要的地位，树干表面重建对森林可视化与树干参数提取具有重要意义，本研究以重建树干的精确表面模型为目的。［方法］提出了一种基于圆柱面投影的树干表面重建算法，算法以连续的多个树干分段为重建单元，以重建单元的质心与直径构建圆柱面，通过将树干点云投影至圆柱面，再将圆柱面点云延伸展开得到平面点集，由平面点集Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网的连接关系构建重建单元的不规则三角网表面，连接相邻重建单元的树干表面以获取树干整体的表面模型。［结果］在树皮粗糙程度各异的３种树干点云上的实验表明：重建的树干表面能清晰地展示外业时标注的信息，能有效地反映树干表面的褶皱凸凹特征，具有更好的可视化效．．．
[期刊] 林业科学
[作者]
尤磊 唐守正 宋新宇
【目的】将使用三维激光扫描仪获取的树木点云构建树木三维模型与提取树木参数相结合，构建适用于树干参数提取的树干三维表面模型。【方法】采用三维表面重建技术，根据树干点云特征改进基于切平面投影的表面重建算法，并将其应用于重建树干的不规则三角网表面模型中。改进内容如下：１）使用半径阈值作为邻域点的选取准则以减少点云分布散乱对邻域点集选择的影响；２）根据点之间距离越近、影响越大的思想，使用距离加权方式计算特定点处切平面的法向量，且当邻域点集投影至切平面上产生重复投影点时，删除距离较远的邻域点；３）根据点集在平行平面间投影的几何拓扑不变性简化投影切平面的构建；４）以点集旋转方式简化三维平面点集到二维平面点．．．
关键词：
树干 点云 表面重建 切平面 法向量
[期刊] 林业科学
[作者]
张茜茜 杨庆朋 刘亮 王清涛 李菲 郭丽丽 郝立华 曹旭 范晓懂 梁伟佳 郑云普
【目的】探明光合产物供应状况对树干表面CO_2通量及其温度敏感性的影响机制。【方法】以10年生毛白杨人工林为研究对象,采用随机区组试验设计,通过环剥改变林木的光合产物供应状况,连续监测环剥点上部(AG)和下部(BG)的树干表面CO_2通量(E_s)和树干温度(T_(stem))并拟合其温度敏感性(Q_(10)),同时测定AG和BG非结构性碳水化合物含量的动态变化,比较生长季和非生长季的E_s及其Q_(10)对底物变化的不同响应。【结果】1)相比于对照树木(NG),环剥处理30天后,环剥导致生长季AG的E_s升高57%和BG的E_s降低43%,但在非生长季NG、AG和BG的E_s差异不明显。2)环剥降低生长季AG和BG的可溶性糖浓度29%和15%,而非生长季环剥导致AG和BG的可溶性糖浓度分别降低15%和增加10%。3)不同季节E_s和T_(stem)均存在较好的指数函数关系,但环剥会降低AG和BG的T_(stem)对E_s变化解释率。4)环剥提高生长季和非生长季AG的温度敏感性(Q_(10))和树干基础呼吸速率(R_(15)),但却同时降低BG的Q_(10)和R_(15)。【结论】环剥阻断了光合产物的输入,从而改变树体环剥点上、下部的可溶性糖含量,最终导致环剥点上部的树干表面CO_2通量及其温度敏感性上升,而环剥点下部的树干表面CO_2通量及其温度敏感性下降。毛白杨树干表面CO_2通量及其温度敏感性对环剥的响应在不同季节(生长季和非生长季)存在明显差异。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
张展博 李胜强
液体晃动是一种常见的现象,可能造成飞行器失稳、箱体结构损坏、液面监测困难等危害。因此对液体晃动的抑制受到了广泛深入的研究,其中最常用的方法就是在箱体内部布置挡板。基于Darcy定律的多孔介质模型为模拟多孔挡板提供了简单易行的方法,该文在对比实验结果验证数值模拟方法可靠性的基础上,研究了低频大幅晃动条件下水平多孔挡板不同浸没深度对液面晃动的影响,发现了波峰和波谷变化的规律以及在特殊情况下挡板导致波峰高度增加的现象,并对其机理进行了简要分析。挡板的阻碍对液面造成了扰动,导致液面围绕无挡板情况下的液面位置振荡运动,在特定情况下可能会出现更高的波峰,使得液面晃动看起来更加剧烈。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
耿楠 何东健 王振华
【目的】研究轮廓线三维表面模型重建中存在的嵌套、分叉和投影交叉等复杂轮廓的轮廓匹配问题。【方法】在定义轮廓距离基础上,制定了轮廓匹配的2条准则,构成拓扑结构简单的轮廓对,针对一对多且投影交叉的轮廓对,采用等比放大方法进行预处理,利用简约束算法对放大后的轮廓对进行剖分。用实际算例对提出的重建方法进行了验证。【结果】算例验证表明,提出的重建方法能快速进行拓扑结构复杂的轮廓剖分,重建合理的表面网格模型,重建只存在轮廓嵌套的南瓜模型需19.673ms,重建最复杂的莲藕模型需51.845ms。【结论】通过对果实MRI图像序列提取的轮廓进行剖分,能够快速进行果实表面重建。
关键词：
果实 表面模型 轮廓 简约束 三角剖分
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
关追追 卢奇锋 何双玉 邱权 麻文俊 苏艳 王军辉 李吉跃 何茜
【目的】为研究节子空间分布特征以及节子属性对干材质量的影响。【方法】以河南省洛宁县地区楸树人工林为研究对象,采用树干解析和节子剖析技术,获取了7株解析木和355个节子数据。本研究分析了节子的空间分布特征,通过逐步回归分析,筛选主导因子建立预测节子面积的多元线性回归模型。同时通过主成分分析,筛选出评判干材质量的关键节子指标。【结果】1)水平方向上,楸树节子数量主要分布于树干南向,占比59.4%,数量高于北向(占比40.6%);垂直方向上,节子数量在树干高度10.0 m以下分布居多,占比61.4%;节子平均直径随着树干高度增加而增大,在树干高度7.6～10.0 m处达到最大,为4.2 cm,随后节子平均直径逐渐降低。2)通过逐步回归分析,筛选出节子周长(KP)、节子直径(KD)、节子半径(KR)和节子角度(KI)等4个影响节子面积的主导因子,并建立节子面积的多元线性回归模型:YKA=-62.357+3.123X_(KP)+5.829X_(KD)-4.969X_(KP)+0.633X_(KI)(F=258.798,R~2=0.877,P <0.01)。3)节子面积与节子周长、节子半径、节子直径以及节子长度等呈正相关,与节子角度呈负相关。节子周长与节子直径、节子半径以及节子长度呈正相关,与节子角度呈负相关。4)通过主成分分析,筛选出节子面积、节子周长、节子长度和节子宽度4个主要指标,可对楸树干材质量进行综合评价。【结论】可通过节子周长、节子直径、节子半径和节子角度对节子面积大小进行预测,利用节子面积模型来预测楸树节子对干材质量的影响情况。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
宋磊 刘曾 孙江龙 李天匀
该文设计了一种可完成圆柱绕流和波浪载荷的水动力教学实验方案。圆柱绕流实验部分,以直立圆柱为载体,配合拖车和六分力传感器进行,学生可观测不同雷诺数下绕流尾涡现象并测量其阻力,同时与理论曲线进行对比,完成验证并分析误差原因。波浪载荷实验部分,在教师指导下学生操作造波机执行规则波造波,使用浪高仪和六分力传感器完成波幅和波浪载荷力测量,并应用莫里森公式完成数据处理与分析。该实验方案以船模拖曳水池为载体,易于实施,教学模型尺度大,学生可直接观测明显实验现象,强化了知识理解,提升了教学效果。
关键词：
圆柱绕流 波浪载荷 实验教学 船舶水动力
[期刊] 林业科学
[作者]
尤磊 哈登龙 谢明坤 张晓鹏 宋新宇 庞勇 唐守正
【目的】利用地面三维激光扫描仪获取的单木树干点云,提出一种基于断面轮廓曲线的树干材积计算方法,为准确测定单木树干材积提供参考。【方法】首先,将树干点云按设定高度thick划分为若干等高垂直分段,对于一个垂直分段,将其树干点云投影至下断面得到一个平面点集,以该点集凸包点形成闭合凸多边形的质心为中心点,以角度参数θ对该平面点集角度分区,一个角度分区中所有点的重心点为该角度分区的轮廓点,根据角度分区在上下垂直分段上的相邻性和连续性修复无轮廓点的角度分区;然后,以当前垂直分段所有角度分区的轮廓点为插值点,构建一条闭合连续光滑的三次B样条曲线(称之为垂直分段的断面轮廓曲线),该曲线所围面积为断面积,断面积与高度thick之积为垂直分段体积,所有垂直分段体积累加得到树干材积。分别以可准确计算体积的圆柱体、圆台体和抛物线体的模拟点云与地面三维激光扫描仪获取的来自7个树种183个长度为1 m的树干点云为实测数据,开展模拟试验和实测试验。【结果】模拟试验结果表明,对于圆台体和抛物线体的体积计算,断面轮廓曲线法在合适的thick与θ参数下计算精度高于拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法的计算精度。实测试验结果表明,与断面轮廓曲线法计算的材积(thick=2 cm,θ=2°)相比,拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法计算材积的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为064%、43365 cm~3和054%,均方根误差(RMSE)分别为063%、42906 cm~3和053%,总相对误差(TRE)分别为1188%、3 36136 cm~3和951%。【结论】断面轮廓曲线法计算的树干断面积和材积最为精确,传统以横断面是圆为理论计算的树干断面积和材积均大于其真值。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李黎 习宝田 杨永福
由于锯片与锯切工件之间的摩擦引起锯片边缘温度升高,对圆锯片进行适张处理提高了锯片的横向刚度和动态稳定性.该文应用远红外温度传感器测试锯片沿半径方向的温度分布,两个激光位移传感器分别测量了锯片在外边缘模拟加热条件下锯片的横向变形和锯切工件上的锯痕高度,研究分析了不同温度分布、转速、进给速度、径向槽分布和适张状态下锯片横向变形与锯痕高度的关系.结果表明,当锯片外边缘受热发生热压曲变形后,锯片在锯切表面残留的锯痕波峰高度明显增大,锯切质量下降;锯片外缘开径向槽和锯片经适张处理后,使锯片外缘的热变形明显减小,并使锯片在锯切加工表面残留的锯痕波峰高度降低.
关键词：
圆锯片 横向变形 锯痕高度
[期刊] 中国农业科学
[作者]
张明 李鹏 邓烈 何绍兰 易时来 郑永强 谢让金 马岩岩 吕强
【目的】本研究旨在有效解决果皮有缺陷的水果图像在去除背景时部分缺陷被误分割为背景,以及水果表面缺陷难以有效分割提取的问题。【方法】以I分量图来构建掩模模板,根据其灰度直方图信息,通过双峰法选择单一阈值(T=75)分以纽荷尔脐橙为研究对象,提出基于HSI颜色空间模型法去除背景割背景并填充孔洞得到掩模模板Imask,然后掩模模板Imask与I分量图通过点乘运算得到去除背景的I分量图;提出基于多尺度高斯函数图像亮度校正算法对去除背景后的I分量图像进行亮度校正,通过构建多尺度高斯函数滤波器,将去除背景后的I分量图与构建的多尺度高斯函数进行卷积运算即得到去除背景后的I分量图像表面光照分量图,最后将去除背景后的I分量图与得到的光照分量图进行点除运算即得到去除背景后的I分量图像亮度校正图;然后采用单一全局阈值法对脐橙表面缺陷进行提取。【结果】基于HSI颜色空间模型法去除背景,可在有效去除背景的同时完好保留脐橙的表面信息,有利于后续操作;基于多尺度高斯函数的图像亮度校正算法分别对6种常见脐橙缺陷进行图像亮度校正后采用单阈值法提取缺陷,使不同灰度等级的脐橙表面缺陷一次性分割成功,其中分割率最高为100%,最低为88.5%,整体达92.7%。通过试验分析后发现造成部分误分割或漏分割的原因主要在于部分缺陷果缺陷处颜色较轻,与正常区域灰度差较小,从而造成漏分割;还有部分缺陷果由于缺陷面积小,在图像形态学处理过程被误认为是噪声而被去除;同时发现正常果的误判率也达到了10.8%,经分析发现误判的正常果表皮组织区域的褶皱位于图像的边缘区域,从而被误认为是边缘区域的缺陷,导致误判。【结论】基于HSI颜色空间模型法去除背景及基于多尺度高斯函数的图像亮度不均校正算法对纽荷尔脐橙图像背景分割和去除背景后的I分量图像表面亮度校正均取得了较好的效果,能有效识别脐橙缺陷区域,为脐橙精确分级提供了技术支持,也为其他果品表面缺陷快速检测提供了一种新思路。
[期刊] 林业科学
[作者]
刘传泽 王霄 陈龙现 郭慧 罗瑞 周玉成
【目的】提出一种基于随机森林(RF)算法的分类模型,以实现纤维板表面大刨花、胶斑、杂物、油污的快速、准确识别。【方法】获取100张规格为4 800 mm×2 400 mm的纤维板表面图像,利用Otsu阈值分割算法对图像进行分割,提取缺陷区域的面积(S)、周长(L)、长宽比(OR)、紧凑性(J)、矩形度(P)、圆形性(O)、灰度均值(u)及灰度的标准差(σ_D)、平滑度(σ_P)、偏度(σ_S)、峰度(σ_K)和均方根值(σ_R)12个特征属性的特征值作为试验数据。使用100份试验数据构建RF分类器,采用Bootstrap方法随机抽取2/3数据和8个特征作为输入构建k株决策树,组成RF,以每株决策树袋外数据(OOB)误差率均值作为RF分类器的评估指标确定决策树数量k。采用100张纤维板厂家提供的带有大刨花、胶斑、杂物和油污的纤维板对分类模型进行测试。【结果】当k=600时,RF分类器的OOB误差率均值最低为0.004,利用构建的RF分类器对纤维板厂家提供的100张纤维板进行缺陷识别,正确率为99%,每张纤维板的识别时间为525 ms,在识别时间和正确率上明显优于神经网络(NN)和支持向量机(SVM)。【结论】基于随机森林算法的分类器用于纤维板表面缺陷在线识别具有可行性,能够实现纤维板表面缺陷的快速、准确识别,满足纤维板缺陷在线检测系统的的准确性和实时性要求。
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
盛叶
对不同长细比的新型哑铃形钢管混凝土轴压长柱进行了试验研究.结果表明,在加载过程中,试件的弹塑性和延性都很好,失稳模式为整体失稳.与传统哑铃形长柱相似,试件的面外极限承载力和弹塑性阶段切向刚度均随着试件长细比的增大而减小.在长细比相同情况下,新型哑铃形轴压长柱由于中间部分H型钢加劲的联结形式,其面外稳定性远强于其两肢单圆管轴压长柱.对新型哑铃形轴压长柱的面外极限承载力计算方法进行了探讨,结果显示等效单圆管法的计算结果与试验结果更为接近.
关键词：
哑铃形 轴压 面外
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
谢鸿宇 赵耀龙 杨木壮 李长辉 李展聪 宋爽 邓洁茹
树冠体积和表面积是树木生物量计算中非常重要的参数。本研究的目的在于找出一套基于地面三维激光扫描系统的树木树冠体积和表面积的高精度测量和计算方法。研究方法如下:首先,介绍了该方法的外业作业流程,主要有控制点布设、控制靶标布设、控制点和靶标的坐标测量、设站、扫描等。其次,描述了内业数据处理流程,包括点云数据的配准、以1 cm为间隔分割点云、点云层表面点的筛选、内部点的剔除、分层构面等。然后,基于点云分层所构多边形,求算树冠体积和表面积。最后,以广州大学校园内的8颗样本树为例,将计算结果与前人的研究结果进行了比较分析。研究结果表明,使用本研究方法所测得的树冠体积和表面积计算结果更为合理、精度也更高。...
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
谢鸿宇1 3 赵耀龙2 3 杨木壮1 李长辉4 李展聪1 宋 爽1 邓洁茹1
摘 要：树冠体积和表面积是树木生物量计算中非常重要的参数。本研究的目的在于找出一套基于地面三维激光扫描系统的树木树冠体积和表面积的高精度测量和计算方法。研究方法如下：首先，介绍了该方法的外业作业流程，主要有控制点布设、控制靶标布设、控制点和靶标的坐标测量、设站、扫描等。其次，描述了内业数据处理流程，包括点云数据的配准、以 1 cm 为间隔分割点云、点云层表面点的筛选、内部点的剔除、分层构面等。然后，基于点云分层所构多边形，求算树冠体积和表面积。最后，以广州大学校园内的 8 颗样本树为例，将计算结果与前人的研究结果进行了比较分析。研究结果表明，使用本研究方法所测得的树冠体积和表面积计算结果更为合...
[期刊] 林业科学
[作者]
阳财喜 阎昊鹏 刘君良
用真空热处理法对粗皮桉木材进行热处理,处理温度分别为160,180,200,220及240℃,处理时间均为4h。采用接触角测定法,对素材及不同温度条件下热处理材的接触角及表面自由能进行分析;用傅里叶红外光谱分析法,研究木材在热处理过程中的化学(官能团)变化;用热分析仪分析不同温度条件下木材的热解质量损失率。结果表明:素材的表面自由能(50mN·m-1)<160℃热处理材的表面自由能(46mN·m-1)180℃时,每升高20℃,木材的质量损失...
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