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| 1 | 植物水分胁迫实时在线检测方法研究进展显示文摘植物水分胁迫程度不仅是表征植物健康状况的一个重要生命指标,而且是植物精准抚育的一个可靠依据,研究植物水分胁迫实时在线检测方法具有重大理论意义和实际应用价值。本文从植物生理特性指标(植物茎流、水势、蒸腾速率、茎体水分)和形态(植物2D图像、3D图像、茎干直径、光谱特征)两方面着重论述植物水分胁迫检测方法的研究进展,讨论各种方法的检测原理,从实际应用角度分析各种方法优缺点,并给出了得到广大学者普遍认可的产品,指出基于植物生理特性指标的水分胁迫检测方法具有较高的检测精度,但操作较复杂,并且对植物具有不同程度的损伤;基于植物形态特性的水分胁迫检测方法具有无损、快捷、操作简单等优点,但存在检测误差相对较大的缺点。针对各种检测方法的优缺点对未来的研究方向提出了展望。 | 赵燕东 高超 张新 蔡祥 | 2016 | 农业机械学报2016，47，7： | 20 |
| 2 | 基于激光扫描3D图像的植物亏水体态辨识与萎蔫指数比较显示文摘为实现植物水分状况的非接触式测量,最大程度减少测量对植物生长的影响,该文采用非接触式激光扫描测量方法获取植物叶片三维形态信息,通过测量植物叶片的体态萎蔫特征反映植物亏水胁迫状况。运用微分几何算法、二维傅里叶谱分析法、垂直投影叶面积法以及标准差法分别定义了4种植物萎蔫指数:基于微分几何算法的萎蔫体态指数、基于二维傅里叶谱分析的萎蔫指数、基于垂直投影叶面积的萎蔫指数和基于标准差方法的萎蔫指数,定量刻画植物萎蔫状态。试验分析了萎蔫指数的日变化过程,通过与植物茎秆直径的比较,得出定义的指数可以有效表征植物水分的结论。结合环境参数(太阳全辐射和环境温度)进行了相关分析,研究环境对植物水分的影响。最后比较了4种萎蔫指数刻画萎蔫状态的有效性。研究结果表明:萎蔫指数(以萎蔫体态指数为例)与太阳全辐射、环境温度和茎秆直径均线性相关,决定系数分别为0.736、0.785和0.845。4种指数比较中,萎蔫体态指数、基于二维傅里叶谱分析的萎蔫指数、基于垂直投影叶面积的萎蔫指数刻画叶片萎蔫效果相似,这3种指数与植物茎秆直径的线性相关系数分别为0.841、0.849、0.800。相比之下,基于标准差的萎蔫指数刻画萎蔫效果较差且与茎秆直径相关性也较低(R2=0.640)。该研究可为植物水分状况的非接触式测量提供一种有效的方法。 | 郑力嘉 孙宇瑞 蔡祥 | 2015 | 农业工程学报2015，31，2： | 10 |
| 3 | 基于三维机器视觉的植物叶片萎蔫预测模型显示文摘采用基于激光斜射测距原理的三维扫描装置实时获取植株三维图像,从中提取叶面卷曲统计指数、分形维数和二维傅里叶变换直流分量作为萎蔫指数来定量研究植物的萎蔫程度,采用西葫芦、葫芦、南瓜及秋葵4种植物的嫩叶期体态变化检验了3种萎蔫指数与萎蔫程度的相关性,结果表明:3种萎蔫指数与萎蔫程度均具有较好的相关性,相关系数都达到了0.82以上。在此基础上,运用SPSS软件建立了3种萎蔫指数与环境饱和水气压差VPD及光合有效辐射的多元线性回归统计模型。 | 张新 赵燕东 郑力嘉 Martin Kraft | 2014 | 农业机械学报2014，45，9： | 9 |
| 4 | 基于叶片分形维数的植物亏水胁迫萎蔫体态测量方法显示文摘该文借助基于激光斜射测距原理的3D扫描装置,快速获取西葫芦叶面形态的原始信息,在此基础上通过叶面形态的变化达到研究植株亏水胁迫的目的。定义了叶面分形维数作为刻画叶片萎蔫形态的量化指数——萎蔫指数。根据不同萎蔫程度(10个萎蔫水平)的叶片形态3D测量数据,对分形维数所定义的叶片萎蔫指数分别结合土壤温度与光照强度分析了统计相关性。试验结果表明:在保持田间持水量不变条件下,叶面分形维数满足萎蔫状态的单调变化趋势;激光扫描是获取叶面形态的有效方法;叶片的分形维数(萎蔫指数)与土壤温度、光照强度都成负相关性,并以分形维数为因变量,土壤温度和光照强度为自变量,得出了三者之间多元回归模型。由此可得:以分形维数定义的叶片萎蔫指数可以作为精准节水灌溉的一个控制指标,有效指导节水灌溉。 | 赵燕东 刘贺 刘卫平 | 2011 | 农业工程学报2011，27，9： | 8 |
| 5 | 基于TOF摄像机的植物叶态萎蔫辨识研究显示文摘为定量辨识植物叶态的萎蔫程度,定义了基于离散时域傅里叶变换的萎蔫指数,搭建了一套植物叶态采集系统,以黄瓜和绿皮西葫芦幼苗为试验样品,采用植株根部快速失水与汲水的方法,控制植株叶片处于不同程度的萎蔫状况,使用TOF摄像机获取叶态3D图像信息,对图像进行去噪、阈值分割、点积运算等处理,得到目标叶片的三维点云数据,运用离散时域傅里叶变换计算其萎蔫指数。通过对黄瓜单片叶和绿皮西葫芦多片叶在植物失水、叶片萎蔫阶段和植物吸水、叶片恢复阶段的萎蔫指数定量对比分析,以及对叶片萎蔫指数在整个植物水分胁迫过程的单因素方差分析,显著性分别为0.890 4、0.292 2、0.903 6,均大于0.05,验证了基于TOF摄像机的叶态萎蔫定量辨识方法的可行性与准确性。 | 张新 高超 Martin Kraft 赵燕东 | 2016 | 农业机械学报2016，47，5： | 6 |
| 6 | 植物叶片萎蔫过程的物理表示方法显示文摘为定量化描述植物叶片萎蔫的动态过程,提出一种基于物理模型的描述方法。首先基于植物叶片的三维模型构造体素结构用以抽象植物的细胞结构,在此基础上利用质点弹簧模型表示细胞之间的受力关系,然后根据欧拉-拉格朗日方程描述细胞的运动过程,最后采用隐式纽马克积分法对方程求解进而得到细胞的三维位置变化。以萎蔫状态下叶尖在几何空间的变化轨迹作为参考属性进行数据验证,模拟的叶尖运动方向与实测值相差19°,实测的叶尖三维空间位置与模拟结果的距离差值在0.68 cm至3.0 cm之间,数据表明所提算法得到的叶尖变化轨迹与真实叶尖变化轨迹接近;其次,从视觉角度评价,也可逼真地模拟萎蔫状态下叶片三维形态的变化过程。 | 苗腾 郭新宇 温维亮 陆声链 | 2014 | 农业机械学报2014，45，5： | 4 |
| 7 | 基于TDT原理的灌木水分传感器探头设计与实验显示文摘根据时域传输TDT法,设计了灌木茎体含水率测量装置。装置由高频信号源、同轴传输线、缠绕式探头及相位比较电路4部分组成。高频电磁波在不同介质中的传播速度不同,表现为在不同介质中的传播相位不同,而含水灌木介电常数的大小主要取决于其含水率的大小,因此通过测量电磁波在同轴电缆上A和缠绕于灌木茎体上探头B的相位差来获取灌木的含水率。选择吸水棉棒来模拟不同含水率的灌木,研究高频信号源工作频率、探头结构对相位差的影响。实验表明,当探针长度为60 cm,信号源频率为50 MHz和100 MHz时,A、B两路电磁波信号的相位差与棉棒吸水率变化呈单调性,且具有良好的相关性。 | 王海兰 张新 盛文溢 赵燕东 | 2014 | 农业机械学报2014，45，5： | 1 |
| 8 | 采用3D几何特征的草莓叶片含水率监测与试验验证显示文摘为实现植物水分状况的实时在线监测,该研究采用非接触式双目摄像仪获取草莓叶片的深度图像并转换为点云数据,从中抽取叶片三维(Three-Dimension,3D)形态信息,用以建立草莓叶片含水率的预测模型。采用随机采样一致算法与整体最小二乘法相结合的点云平面拟合方法拟合叶片平面从而获取叶倾角,采用代数拟合球面法以估计叶片的拟合球半径,从而可以定量分析草莓叶片的几何参数与不同含水率的关系。在建模集的一元线性回归分析中,叶倾角与叶片含水率、余弦值与叶片含水率、球半径与叶片含水率均线性相关,决定系数分别为0.842 9、0.854 6和0.880 8;采用多元线性回归分别分析了球半径和叶倾角、球半径和叶倾角的余弦值与叶片含水率,两者与叶片含水率之间关系都十分显著(P<0.001),修正决定系数分别为0.914 3和0.912 9。对所建立的单变量含水率预测模型和双变量预测模型在验证集上进行了验证,结果表明,利用球半径和叶倾角建立的回归模型预测叶片含水率效果最好,均方根误差仅为0.015 8,决定系数达0.953 4。该试验研究结果可以快速检测草莓叶片含水情况,为草莓含水状况的非接触式测量提供一种有效的方法,为农情信息精准获取提供技术支持。 | 符凯娟 冯全 杨森 陈佰鸿 | 2020 | 农业工程学报2020，36，24： | 0 |
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