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[期刊] 中国农业科学
[作者]
伍艳莲 汤亮 刘小军 张文宇 曹卫星 朱艳
【目的】建立基于形态特征参数的稻穗几何模型,实现稻穗的可视化。【方法】通过对稻穗形态建成过程中关键特征的观测分析,利用三维几何建模技术,构建基于形态特征参数的稻穗几何模型,包括穗曲线、穗轴、次枝梗和小穗几何模型;用Bezier曲线来拟合穗曲线,将二维空间的穗曲线映射到三维空间,构建穗轴几何模型;用一段穗轴及圆柱体模拟一次枝梗和二次枝梗;并分别用椭球体及圆柱体模拟小穗的谷粒及小枝梗,最后基于稻穗的拓扑结构,构建稻穗几何模型。模型参数主要有穗长、穗倾角、一次枝梗长、一次枝梗数目、二次枝梗长、二次枝梗数目、谷粒大小等。【结果】在稻穗几何模型基础上,基于OpenGL图形平台,实现了稻穗生长过程的三维可...
关键词：
水稻 穗 几何建模 可视化
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
董灵波 刘兆刚
为更加直观地展示樟子松人工林单木的整个生长过程,将系统分析方法和数学建模技术应用于樟子松人工林单木的形态模拟。通过对樟子松人工林单木形态数据的定量分析,结合前人的研究成果,构建了樟子松人工林单木形态模拟模型,并以VC++6.0为开发平台,利用OpenGL构建了樟子松人工林单木生长模拟系统,整个系统由形态模型模块、树冠结构模块、生长模型模块、可视化模块、场景控制模块、数据库和人机交互界面组成。系统运行结果表明:该系统实现了樟子松人工林单木生长机制与形态特征可视化表达的有机融合,展示了树冠结构模型、生长模型与可视化有机融合的思路;该系统不仅能很好地模拟樟子松人工林单木的形态特征,还能较逼真地实现樟...
[期刊] 林业科学
[作者]
孙静静 唐丽玉 姚林强 陈崇成
以马尾松生长发育的观测数据为依据,提出基于马尾松形态结构特征的交互式几何建模方法,模拟马尾松不同生长发育时期的几何模型。试验证明:这种基于形态结构特征的几何建模技术对模拟和表现马尾松取得了良好的效果。
关键词：
马尾松 几何建模 形态结构特征 生长规律
[期刊] 中国农业科学
[作者]
杨锦忠 张洪生 赵延明 宋希云 王新勤
【目的】从穗粒重与果穗三维几何关系的角度探索籽粒产量的制约因素,寻找进一步提高玉米产量的途径。【方法】利用图像处理技术采集了10个品种的果穗几何特征,分析了穗粒重对果穗几何特征组合的回归,以及穗粒重与穗大小特征的相关性。矩形度定义为果穗面积占其外接矩形面积的比例,分别与穗长+穗粗、穗面积、穗体积组合建立回归方程。【结果】上述3种组合方程,分别解释了品种间籽粒产量总变异的77.7%、70%和78.7%,矩形度的贡献大于或者约等于穗大小几何特征。同样结构的回归方程在矫正品种产量后,解释了环境间籽粒产量总变异的81.3%—82.0%,矩形度的贡献小于穗大小几何特征。穗大小对籽粒产量的简单决定系数为:...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
汪献义 邢艳秋 尤号田 邢涛 舒苏
【目的】在地面激光雷达点云分类任务中多存在特征维度较高的问题,然而当点云数量较多,分类任务中构造较高维度的特征往往需要较多的计算成本和运行内存。为了解决这一问题,本研究提出用近邻点构造5个几何特征训练成熟分类器,以期在将林分点云分为地面、树干与枝叶3个类别的同时达到降低特征维度的目的。【方法】在构造特征的过程中采用近邻值为140的快速KDtree搜索近邻点,获得近邻点后利用其计算协方差矩阵特征值、法向量、曲率、方差和最大高程差构造5个几何特征训练分类器。为了检验本研究构造的特征在林分点云分类中的稳定性,分类器分别采用随机森林和xgboost做比较研究。本研究的实验数据均来自地面激光雷达扫描获得的单站蒙古栎人工林点云数据。【结果】使用随机森林和xgboost分类器训练的模型在测试集中正确估计样本数量和样本总量的比值分别为0.932 1和0.936 3。这两个分类器在地面、树干和枝叶这3个类别中的查准率达到0.97、0.93、和0.91以上,且在这3个类别中的分类结果中xgboost较随机森林均有千分级的优势。【结论】结果表明本研究构造的特征能够完成林分点云分类任务,在保证点云分类准确率的基础上,既减少了特征维度,又有助于提高特征计算效率,具有较高的稳定性。本研究的分类结果可为林分参数反演和生物量估计等研究奠定基础。
关键词：
地面激光雷达 点云分类 几何特征 分类器
[期刊] 中国农业科学
[作者]
石春林 朱艳 曹卫星
目的在生长模型输出的基础上,构建预测水稻叶片几何参数的动态模型,以便更准确地实现水稻的虚拟生长。方法在试验观测的基础上,分析了不同品种类型水稻分蘖与主茎同伸叶片叶长之间以及叶长与叶宽之间的定量关系,进一步耦合水稻叶龄、叶面积和茎蘖数模拟模型,进行水稻叶片几何参数变化的动态模型构建。结果不同品种类型水稻分蘖与主茎同伸叶片的叶长比随分蘖叶序呈二次曲线变化,叶长与叶宽的关系可用幂指数函数描述。运用独立实测资料对模型进行的初步检验显示,本模型可较好地模拟不同生长条件下水稻不同叶位叶片的几何参数。结论本研究构建的水稻叶片几何参数分析模型较好地体现了器官几何参数受生态环境、品种类型和栽培措施影响的形态生理...
关键词：
水稻 叶片 几何参数 生长模型 虚拟生长
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
彭军 杨乐
采用"根箱法"分析水稻根系在土壤中的分布形态,并应用三维球形海龟几何解释,结合参数L系统推导出产生式规则;采用二次B样条插值函数的方法,设计了水稻根系参数L系统,并使用Visual C++和Open GL标准图形库,实现水稻根系生长的可视化。对该模型进行实验验证,获得的标准误差趋近0,一致性指数趋近1,参数L系统模型可以有效模拟水稻根系的生长。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
赵春江 陆声链 郭新宇 李长锋 杨月英
【目的】实现西瓜形态的数字化设计和生长的可视化模拟。【方法】提出一种基于B样条曲线的西瓜器官几何造型方法,并利用位置信息和茸毛生成技术描述器官的局部细节特征;依据西瓜器官的主要形态特征,提取器官几何模型的主控参数,参数具有较明确的农学意义,结合模板技术实现西瓜主要器官和植株三维形态结构的交互式设计;同时也可以根据西瓜植株拓扑结构发展规律,通过动态驱动参数化器官几何模型的方法实现植株生长的可视化模拟。【结果】本文提出的西瓜器官三维形态建模和植株结构交互式生成方法易于与农业知识结合,所重构的形态模型具有较好的真实感效果。【结论】文章提出的方法具有较好的普适性,为瓜果类作物三维形态的交互设计和形态模...
关键词：
几何建模 植物形态模拟 交互设计 西瓜
[期刊] 水产学报
[作者]
肖百义 姜涛 刘洪波 陈修报 杨健
为了破解鄱阳湖北部不同水域刀鲚（含长颌鲚和短颌鲚两种生态表型）耳石间形态的差异性，以期把握这些水域刀鲚资源群体间的关联性；本研究基于几何形态测量学的地标点法，利用地标点软件获取相应地标点坐标，进行相对扭曲主成分、判别和层次聚类分析；同时利用薄板样条分析对耳石形态进行网格变形，从而有效体现不同刀鲚群体间耳石形态的差异。结果显示，在相对扭曲主成分分析中，主凹槽上地标点的相对扭曲贡献率为77.9%。相对扭曲得分的逐步判别分析发现，上述两种生态表型刀鲚的耳石形态学差异极其显著，两者间相对扭曲得分判别成功率高达100%。此外，长颌鲚不同群体间廖咀头群体的判别准确率最高（95%），其次是庐山火焰山群体（90%）、瓢头群体（55%）、鞋山群体（50%）；长颌鲚聚类分析表明火焰山、鞋山和瓢头群体距离最近，其次为廖咀头群体，与火焰山短颌鲚群体距离最远。本研究确证湖口鞋山、庐山廖嘴头、永修瓢头水域均有长颌鲚的分布，且不同水域群体耳石形态间的差异主要集中在主凹槽处。三个水域群体中廖咀头长颌鲚可能是一个相对独立的群体，而其它水域该生态表型群体间却存在一些关联性。本研究通过分析不同水域刀鲚耳石形态间的差异性，阐释了鄱阳湖北部刀鲚的群体组成特征，可为相关渔业管理和保护提供科学依据和理论支撑。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
陶嗣巍 赵东
为更准确地分析风雪灾害作用下树木的力学特性,研究了树干和树枝的结构特点,并利用Pro/E三维软件的族表和UDF库等模块,提出了一种树木几何模型参数化建模方法。在考虑了树木自相似和自仿射分形特点的基础上,建立了树干与树枝结构分层阶梯式模型的设计新思路。通过设置和修改长度、分枝角度等几何参数,实现了树木结构几何模型的快速生成和重建。
关键词：
参数化建模 树木结构 分形理论
[期刊] 中国农业科学
[作者]
刘岩 陆建飞 曹宏鑫 石春林 刘永霞 朱大威 孙金英 岳延滨 魏秀芳 田平平 包太林
【目的】构建基于生物量的水稻叶片主要几何属性模型,为水稻株型设计与调控提供理论依据。【方法】以两优108、86优8、南粳43及扬稻6号为材料,设置品种、氮肥与密度田间试验,观测水稻主茎不同叶位叶片长度和宽度,分析了水稻主茎叶片长和宽的关系、比叶重(SLW)随叶位的变化规律,以及水稻叶片干重与叶长和叶宽的关系,构建基于生物量的水稻叶片主要几何属性模型。【结果】叶长与叶宽的关系可用幂指数方程表达,比叶重随叶位呈二次曲线变化。采用独立的试验资料检验模型,主茎叶片叶长、叶宽模拟值与实测值的根均方差(RMSE)分别为2.55和0.06cm。【结论】几何属性模型可较好地模拟不同生长条件下水稻主茎不同叶位叶...
关键词：
水稻 生物量 叶长 叶宽 比叶重
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
苏筱雨 蔡小娜 周健 黄大庄
为探讨小盾片几何形态特征对金龟子分类鉴定的可行性和可靠性,以金龟子小盾片的几何形态测量特征为依据,对10种鳃金龟进行分类识别,利用TpsDig2软件在10种金龟子各20个样本的小盾片上,分别提取8个标记点,再利用PAST软件进行普氏叠加和薄板样条分析,消除大小、方向等非形状因素的影响后,得到小盾片8标记点形状的扭曲图像,最后利用SPSS 22.0进行判别分析。结果表明:对10种鳃金龟小盾片8个标记点坐标数据进行普氏叠加和薄板样条分析后,得到标记点位置折线图和扭曲图像,可直观看出10种鳃金龟小盾片形态差异主要发生在标记点2和6处;利用小盾片8个标记点坐标数据形成的几何形态特征进行判别分析,原始判别和交叉判别正确率均高达99.0%。因此,利用小盾片的几何形态特征可以对10种鳃金龟进行准确识别。
关键词：
鳃金龟科 小盾片 几何形态测量学 分类
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
于新文 沈佐锐 高灵旺 李志红
为进行昆虫图象的识别和分类 ,对昆虫图象几何形状特征的提取及测量进行了研究。提取了区域面积、边界周长、孔洞数、偏心率、形状参数、圆形性、似圆度、球状性和叶状性 9个直观易测的特征。采用判别分析方法对这些特征进行筛选得到 6个具有判别意义的特征 ,分别为区域面积、偏心率、形状参数、周长、似圆度、叶状性 ;剔除了与似圆度具有相关性的圆形性和球状性等特征。利用这 6个特征对 3种昆虫进行了识别 ,准确率均达到10 0 % ,表明本研究所提取的 6个昆虫图象特征用于昆虫图象识别是有效的
关键词：
昆虫图象 特征提取 特征测量 图象识别
[期刊] 图书情报工作
[作者]
李宇翔 费世英 李端明
修正传统图像信息描述方法,在人造物体图像解释过程中采用几何特征和先验知识相结合的方法,提出人造物体图像结构描述以及相应的匹配算法。通过特征点对目标图像的形状轮廓进行离散化和曲线拟合获取离散曲线段的几何特征向量,并根据特征点类型来描述曲线段之间的关系,最终还原人造物体图像结构描述的参数化模型。实验证明,该方法更能够满足人类的视觉特性,而且能够方便计算机还原出图像中的对象形状。
关键词：
图像结构 几何特征 图像相似性 图像检索
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
陈春玲 周长献 于丰华 许童羽 曹英丽
粳稻氮素含量的快速、无损、准确估算,可以及时掌握粳稻的生长状况,对指导粳稻田间管理具有重要意义。为提高粳稻冠层氮素含量的高光谱反演精度,利用沈阳农业大学路南试验基地2018年粳稻3个关键生育期无人机高光谱影像和同步测定的粳稻冠层氮素含量作为数据源,选用从粳稻冠层光谱中提取的高光谱位置变量、面积变量和植被指数变量3种类型20个光谱特征参数与氮素含量进行相关性分析,选出各个生育期内相关性较高的前3个光谱特征参数作为模型输入分别建立偏最小二乘回归(PLSR)、BP神经网络(BPNN)和思维进化算法优化BP神经网络(MEA-BPNN)3种粳稻冠层氮素含量反演模型并验证。结果表明:在粳稻分蘖期、拔节期、抽穗期,与粳稻氮素含量相关性最好的高光谱特征参数均为红边面积SDr,相关系数分别为0.771,0.664,0.775;MEA-BPNN反演模型与PLSR、BPNN相比,无论在模型精度还是预测能力都有明显提高,在各个生育期,MEA-BPNN模型的建模集和验证集决定系数R~2均达到0.700以上,RMSE均低于0.400以下,说明MEA-BPNN反演模型是筛选出的最佳粳稻冠层氮素含量反演模型。综上研究,该模型能够快速无损反演粳稻冠层氮素含量,可为后续施肥决策提供支持。
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