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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
杨环宇 黄文静 李义华 段小刚 康思宇 王子怡 罗肖媛 蒋勉
【目的】基于树莓派平台，设计轻便式的柑橘智能识别与机器人采摘，为柑橘采摘减轻劳动力与机械智能化提供理论与实验依据。【方法】制作柑橘数据集，使用深度卷积神经网络（YOLOv4-tiny）验证柑橘数据集的有效性，同时在电脑上离线训练好YOLOv4-tiny柑橘识别模型；基于树莓派平台，嵌入YOLOv4-tiny模型，设计柑橘智能识别系统；建立五自由度机械臂运动学模型与轨迹规划函数，嵌入树莓派平台。使用树莓派开发板、一个摄像头以及小型五自由度机器人，手动启动树莓派中的YOLOv4-tiny模型，系统自动完成柑橘识别与采摘，具体步骤为：调用OpenCV开启摄像头，将摄像头采集到的视频转换为Im格式，并输入YOLOv4-tiny模型中，模型识别出待采摘柑橘的位置，机械臂再进行实际采摘。【结果】深度卷积神经网络（YOLOv4-tiny）模型对橘子二维坐标识别率为98%，嵌入树莓派后，结合目标到相机距离相似三角形计算法，能准确识别柑橘位置三维坐标(-3.2,19.7,16)；驱动机械臂到达位置坐标后，再令夹持器夹紧并摘取柑橘，先后共调试80次，得到机械臂运动最佳时间为1 000 ms、夹持器末端采摘动作的最佳运动时间为500 ms，末端夹持器摘取的平均角度为-60度，这样采摘时速度合适也不会发生抖动；进行了20次采摘测试，平均成功摘取率达到了90%以上。【结论】基于树莓派平台设计的柑橘深度识别与采摘系统，能实现柑橘三维位置坐标的识别并准确采摘，为机器人柑橘采摘的智能化提供了一定的理论基础与实验借鉴。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
申赞伟 刘彦博 郭子康 张峰
基于三台树莓派4B单板计算机，搭建了包含一个Master节点和两个Node节点的Kubernetes计算集群，实现了云原生应用的便捷部署、自动编排和可靠运行。首先构建微服务组件，然后基于Docker实现组件程序容器化，最后将微服务系统部署于Kubernetes集群，实现了自动伸缩、负载均衡、资源调度和可观察性等服务治理特性。该实验涵盖了云原生程序从开发到容器化、再到集群部署并提供服务的全过程，并且以低成本的树莓派4B裸金属机器为集群硬件设施，实现了完整本地物理集群的构建。学生通过该实验的学习实践，能够更好地掌握云计算集群的设计思想和实践经验，更全面地理解云原生服务的概念、原理和构建方法。
关键词：
树莓派4B 微服务 云原生 计算集群
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
林志伟 徐冠华 吴森洋
在深入研究三维打印开源Marlin固件通信协议的基础上,开发了一种基于卡片式计算机树莓派的三维打印控制架构及软件系统。在树莓派端实现了串口自动连接、打印代码发送、实时数据采集以及人机交互4大功能模块,能够满足日常三维打印控制需求,从而可以树莓派取代PC,大幅降低三维打印机成本。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张铁中 陈利兵 宋健
成熟草莓果实重心和采摘点的确定是草莓采摘机器人采摘收获作业中的关键问题。采用LRCD (lumi nanceandredcolordifference)方法分割草莓图像。在RGB色彩模型中 ,求得图像中每个像素的色差 ,在灰度图像中显示以色差值为灰度值的色差图像 ,取合适的阈值对该图像二值化 ,得到分割后的草莓图像 ;提取分割后草莓图像的几何特征 ,从而确定草莓的重心位置和采摘点。采用本文所述的机器人视觉系统 (CCD成像像素 75 3× 5 82 ,像素中心距 10 μm× 10 μm)的试验结果表明 ,其采摘点位置误差
关键词：
草莓收获 机器人 LRCD变换 色差
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
高云茜 邓三鹏
为实现草莓采摘机器人在温室中对草莓的快速、精确检测，该文提出一种yolov5-en算法。在原有yolov5基础上，首先对原始主干网络卷积操作并加入CBAM模块；其次，引入BiFPN模块进行多尺度特征融合；然后，使用直方图均化算法和Mosaic数据增强进行目标检测数据预处理；最后，优化K-means算法对训练数据集聚类分析，同时使用Focal loss损失函数构建yolov5-en目标检测网络。通过对比试验得出：与yolov5、Faster-RCNN ResNet101和Faster-RCNN VGG16模型相比，yolov5-en的mAP分别提升了3.41%、17.85%和14.40%，可达94.36%。通过采摘机器人模拟环境检测验证了该模型的可行性，且达到了应用水平，可为采摘机器人实时小目标检测提供支撑。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张玉平 潘青华 金万梅 李少宁 许奕华 姜明 韩振海
本研究主要对树莓SSR-PCR体系进行优化,以‘来味里(Reveille)’红树莓为试材,利用L9(34)正交试验设计和两因素完全随机试验,研究各主要参数的适宜浓度,建立适合树莓SSR反应的最佳体系,并通过16个不同的树莓栽培品种对优化后的体系进行验证。结果表明:各影响因素中,引物浓度的变化对扩增结果的影响最大,优化后的最佳反应体系(25μL)中,Taq DNA聚合酶和DNA最适用量分别为1.0U和30ng;Mg2+、dNTP和引物最适浓度分别为1.5、0.2mmol/L和0.4μmol/L。利用优化后的反应体系和10对SSR引物对16个树莓品种进行PCR扩增,不同品种间扩增结果稳定,多态性位...
关键词：
树莓 SSR 体系优化 应用
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
李媛媛 郭修武 代汉萍 刘海涛
为建立适宜树莓(Rubus idaeus L.)的SSR分析体系,设计Taq DNA聚合酶、Primer、Mg2+、dNTP和DNA的5因素4水平正交试验,对SSR反应体系进行筛选和优化。结果表明:适宜树莓的SSR分析体系为15μL反应体系中含Taq DNA聚合酶0.5U,Primer 0.2μmol·L-1,Mg2+0.9mmol·L-1,dNTP 0.25 mmol·L-1,DNA 60ng;Primer Rubus285a的最佳退火温度为54～59℃。利用此反应体系对部分树莓品种进行SSR-PCR扩增并电泳检测,扩增谱带清晰且多态性较好,证明此体系稳定可靠。
关键词：
树莓 正交试验 SSR 优化
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
颜廷才 林晓琳 李佳 李玉翠
研究树莓果粒果冻制作工艺,为工业化生产树莓产品提供依据。以树莓为主要原料,通过单因素试验和正交试验研究红树莓果粒果冻的加工工艺及最佳配方。结果表明最佳配方为:总胶粉添加量为1%,卡拉胶、魔芋胶和CMC的含量配比为10∶7∶3,添加10%白砂糖、5%树莓果肉、0.2%柠檬酸、0.1%苹果酸和5%蜂蜜。根据本试验所研究的加工工艺及配方制成的红树莓果粒果冻色泽鲜艳、外形美观、甜酸爽滑、风味独特、营养丰富,是适合儿童、青少年及老年人休闲娱乐的理想的消闲食品。
关键词：
树莓 果冻 加工工艺 配方
[期刊] 林业科学
[作者]
王小蓉 汤浩茹 付华清 钟必凤 夏武峰 唐海东 邓群仙
To provide and accumulate cytological data for bramble breeding in China, karyotypes of 8 Raspberry cultivars and 7 Blackberry cultivars introduced from foreign countries were investigated in the article. The results showed that all the 15 bramble cuitivars were of euploids and no aeuploids were fou...
关键词：
树莓品种 染色体数目 倍性 核型
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张铁中 周天娟
草莓成熟度和空间位置的识别是草莓采摘机器人研究的重要环节 ,解决此问题必须首先对采集的草莓图像进行分割。采用三层BP神经网络 ,通过分析选取 3× 3邻域像素的H通道值作为草莓图像的特征 ;选取HSV模型中与亮度无关的通道以排除图像的明暗对分割效果的影响 ;采用单通道以缩短图像处理时间。选取 2 0幅图像作为训练样本 ,以人工借助Photoshop软件分割后的图像作为教师信号 ,采用BP算法对神经网络的权值进行训练。经过 10 0次循环后 (误差为 0 0 0 1) ,获得了有效的网络权值。试验结果表明 ,利用BP神经网络能较好地实现成熟草莓果实与背景的分离 ,经过提取大区域和腐蚀、膨胀等算...
关键词：
BP神经网络 草莓 图像分割 特征
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
彭少兵 郭军战
以图拉名、秀美特、威廉姆特、俄国红4个树莓品种和黑巴提、百胜2个黑莓品种为试验材料,在田间条件下对其光合特性进行了测定。结果表明,在阴天,6个树莓和黑莓品种的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和叶片瞬时水分利用率(WUE)的日变化均为单峰曲线;在晴天,俄国红、秀美特、黑巴提和百胜4个品种的Pn、Tr、Gs和WUE的日变化呈单峰曲线,在14:00出现峰值,而此时胞间CO2浓度(Ci)出现最低值,图拉名和威廉姆特的Pn、Tr、Gs的日变化呈双峰曲线。造成图拉名和威廉姆特2个品种在晴天出现光合“午休”现象的原因主要是非气孔因素引起的;2个黑莓品种的WUE日均值较低,表明黑莓品种较树...
关键词：
树莓 黑莓 光合特性
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
黄河清 胡嘉沛 李震 魏志威 吕石磊
针对当前柑橘果实目标检测模型多数需在服务器上运行,难以直接在果园部署且识别实时性较差等问题,设计了基于边缘计算设备的便携式柑橘果实识别系统。该系统由优化的目标检测模型和嵌入式智能平台组成;通过扩展YOLOv4–Tiny目标检测算法,将所有批量归一化层合并到卷积层,加快模型前向推理速度;采用多尺度结构并使用K–means聚类方法获得柑橘数据集的先验框大小,使网络模型对柑橘果实识别具有更强的鲁棒性;使用GIOU距离度量损失函数,使网络模型更加关注柑橘图像中重叠遮挡的区域。将改进算法部署到嵌入式平台Jetson nano,试验结果表明,识别系统对柑橘果实的识别平均准确率达93.01%,单幅图片的推断时间约为150 ms,对视频的识别速率为16帧/s。
关键词：
柑橘 果实识别系统 边缘计算
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
黄河清 胡嘉沛 李震 魏志威 吕石磊
针对当前柑橘果实目标检测模型多数需在服务器上运行,难以直接在果园部署且识别实时性较差等问题,设计了基于边缘计算设备的便携式柑橘果实识别系统。该系统由优化的目标检测模型和嵌入式智能平台组成;通过扩展YOLOv4–Tiny目标检测算法,将所有批量归一化层合并到卷积层,加快模型前向推理速度;采用多尺度结构并使用K–means聚类方法获得柑橘数据集的先验框大小,使网络模型对柑橘果实识别具有更强的鲁棒性;使用GIOU距离度量损失函数,使网络模型更加关注柑橘图像中重叠遮挡的区域。将改进算法部署到嵌入式平台Jetson nano,试验结果表明,识别系统对柑橘果实的识别平均准确率达93.01%,单幅图片的推断时间约为150 ms,对视频的识别速率为16帧/s。
关键词：
柑橘 果实识别系统 边缘计算
[期刊] 华中农业大学学报(自然科学版)
[作者]
黄彤镔 黄河清 李震 吕石磊 薛秀云 代秋芳 温威
为实现在自然环境下对柑橘果实的识别，提出一种基于YOLOv5改进模型的柑橘识别方法。通过引入CBAM(convolutional block attention module，卷积注意力模块)注意力机制模块来提高网络的特征提取能力，改善遮挡目标与小目标的漏检问题；用α-IoU损失函数代替GIoU损失函数作为边界框回归损失函数，提高边界框定位精度。结果显示：本研究提出的模型平均精度AP值达到91.3%，在GPU上对单张柑橘果实图像的检测时间为16.7 ms，模型占用内存为14.5 Mb。结果表明，本研究基于YOLOv5的改进算法可实现在自然环境下快速准确地识别柑橘果实，满足实时目标检测的实际应用需求。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
张鹏程 余勇华 陈传武 郑文燕 李善军
为提高柑橘害虫识别精准度和防治效果，本研究构建包含10类对柑橘危害程度较重的害虫图像数据集，基于神经网络MobileNetV2与注意力机制ECA开发轻量化且高识别精度的ECA＿MobileNetV2模型，并基于该模型开发一款边缘计算App。将ECA注意力机制嵌入MobileNetV2网络的反残差结构尾部，以增强原网络的跨通道信息交互能力，提升原网络的特征提取能力。测试结果显示，ECA＿MobileNetV2模型对柑橘害虫的分类准确率达到93.63%，相比于MobileNetV2、GoogLeNet和ResNet18模型分别提高了1.68、1.44和2.40个百分点，而模型参数量、浮点运算数和模型大小分别为3.50×10~6、328.06×10~6和8.72 MB，复杂度仅略高于MobileNetV2，可以在手机上以边缘计算的形式运行。研究结果表明，本研究开发的智能识别工具能够对不同种类的柑橘害虫进行快速、有效的分类识别。
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