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基于改进YOLOv5的田间复杂环境障碍物检测
1
作者
杨昊霖
王其欢
+3 位作者
李华彪
耿端阳
武继达
姚艳春
《中国农机化学报》
北大核心
2024年第6期216-222,256,F0002,共9页
为实现田间复杂环境下农业机器人自主导航作业过程中障碍物快速检测,提出一种基于改进YOLOv5的田间复杂环境下障碍物检测方法。建立包含农业机械、人、羊三类目标障碍物共计6766张图片的农田障碍物数据集;通过k-means聚类算法生成最佳...
为实现田间复杂环境下农业机器人自主导航作业过程中障碍物快速检测,提出一种基于改进YOLOv5的田间复杂环境下障碍物检测方法。建立包含农业机械、人、羊三类目标障碍物共计6766张图片的农田障碍物数据集;通过k-means聚类算法生成最佳先验锚框尺寸;引入CBAM卷积块注意力模块,抑制目标障碍物周围复杂环境的干扰,增强目标显著度;增加一个检测头,跨层级连接主干特征,增强多尺度特征表达能力,缓解标注对象尺度方差带来的负面影响;使用Ghost卷积替换Neck层中普通卷积,减少模型参数,降低模型复杂度。改进后的模型比YOLOv5s基准模型检测精度提高2.3%,召回率提高3.1%,精确率提高1.9%,参数量降低7%左右,为无人农业机械自主作业过程中导航避障的研究提供技术参考。
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关键词
农业机器人
农田障碍物检测
改进YOLOv5
图像处理
机器视觉
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职称材料
基于深度学习的玉米籽粒破损在线检测技术
2
作者
耿端阳
王其欢
+5 位作者
李华彪
何庆浩
岳栋
马洁
王亚男
徐海港
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第22期270-278,共9页
玉米籽粒破损是制约中国玉米籽粒直收技术推广应用的瓶颈问题,如何快速准确地获取玉米收获过程中籽粒损伤情况是玉米智能化收获的关键。为了解决这一问题,该研究提出一种基于深度学习的玉米籽粒破损检测装置及方法,该方法采用籽粒单层...
玉米籽粒破损是制约中国玉米籽粒直收技术推广应用的瓶颈问题,如何快速准确地获取玉米收获过程中籽粒损伤情况是玉米智能化收获的关键。为了解决这一问题,该研究提出一种基于深度学习的玉米籽粒破损检测装置及方法,该方法采用籽粒单层化装置不断获取高质量玉米籽粒集图像数据,并通过深度学习分割、分类两阶段模型实现破损玉米籽粒检测。图像分割阶段通过深度学习经典实例分割模型(Mask R-CNN)完成区域内玉米籽粒单体分割;而图像分类则由该研究基于残差模块提出的新型网络模型(BCK-CNN)实现。为了评价BCK-CNN分类模型的有效性,将其和其他典型深度学习分类模型进行对比测试,并利用可视化的技术评估了不同模型对玉米籽粒的分类性能。结果表明:BCK-CNN模型对完整、破损玉米籽粒的分类准确性分别达到96.5%、94.2%。另外,选取平均相对误差为评价指标,通过模拟试验对比验证了该检测方法对破损玉米籽粒的检测性能。结果表明:相较于人工计算籽粒破损率,该研究提出的破损玉米籽粒检测方法计算得到的平均相对误差仅4.02%;且将其部署在移动工控机上对单周期玉米籽粒集图像检测时间可以控制在1.2 s内,研究结果为玉米收获过程中破损籽粒高效精准检测提供参考。
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关键词
玉米籽粒
分类模型
深度学习
破碎检测系统
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职称材料
机械式漏播检测与补种装置设计与试验
被引量:
1
3
作者
王宗源
明家锐
+3 位作者
王其欢
张策
岳栋
耿端阳
《中国农机化学报》
北大核心
2023年第10期21-29,共9页
针对玉米播种作业过程中常出现的漏播问题,采用冗余设计方法,研究一种机械式漏播检测与补种装置。通过跨越式探种杆对主排种窝眼轮充种情况进行持续检测,并带动锁杆完成对补种装置锁定与解锁,实现漏播补种。设计一种新型探种杆结构,采...
针对玉米播种作业过程中常出现的漏播问题,采用冗余设计方法,研究一种机械式漏播检测与补种装置。通过跨越式探种杆对主排种窝眼轮充种情况进行持续检测,并带动锁杆完成对补种装置锁定与解锁,实现漏播补种。设计一种新型探种杆结构,采用双压头结构的探种杆,提高漏播检测精度;优化检测装置结构参数,实现对补种装置的快速锁定与解锁;通过对补种装置进行运动分析,确定补种装置结构参数及同步补种条件,提高播种质量。结合理论分析,选取作业速度、探种角度和补种复位弹簧最大作用力为试验因素,以漏播指数与合格指数为性能指标进行单因素试验与正交试验。确定较优的参数组合:作业速度0.9 m/s,探种角度45°,复位弹簧最大作用力12 N。在该条件下漏播指数为3.4%,合格指数为94.5%,满足精量播种作业要求。
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关键词
玉米
播种
漏播
机械检测
补种装置
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职称材料
立式玉米脱粒装置设计与试验
4
作者
王志伟
王其欢
+3 位作者
明家锐
张策
王亚男
耿端阳
《中国农机化学报》
北大核心
2023年第6期105-113,共9页
为减小脱粒机械整机尺寸,提高机械通用性,采用立式脱粒方式,设计一种锥形外筒与轴流脱粒滚筒相配合的立式脱粒装置,在控制脱粒装置尺寸的同时保证脱粒质量。阐明立式脱粒装置的结构与工作原理,分析脱粒过程中脱粒元件的受力情况,设计一...
为减小脱粒机械整机尺寸,提高机械通用性,采用立式脱粒方式,设计一种锥形外筒与轴流脱粒滚筒相配合的立式脱粒装置,在控制脱粒装置尺寸的同时保证脱粒质量。阐明立式脱粒装置的结构与工作原理,分析脱粒过程中脱粒元件的受力情况,设计一种弓齿式脱粒元件。通过EDEM软件对果穗与弓齿接触时的受力进行仿真分析,确定最佳弓齿直径为10 mm。以滚筒转速、脱粒间隙和弓齿弯曲半径为试验因素,以籽粒破碎率为试验指标进行试验并进行单因素方差分析。结果表明:籽粒破碎率随滚筒转速增加而增加,随脱粒间隙增加而减小,随弓齿弯曲半径增大而减小,其中滚筒转速与脱粒间隙对立式脱粒装置籽粒破碎率影响较为显著。最终选出立式脱粒装置最优的滚筒转速为300 r/min,脱粒间隙为80 mm,弓齿弯曲半径为20 mm,此时籽粒破碎率为4.67%,符合国家标准要求。该研究为开展新型玉米脱粒装置提供新的思路。
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关键词
玉米脱粒
立式
脱粒装置
弓齿
破碎率
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职称材料
基于虚拟现实的青贮玉米饲料化模拟系统仿真
被引量:
5
5
作者
赵静
孟沌超
+2 位作者
王其欢
曹佃龙
兰玉彬
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2019年第S02期211-215,共5页
针对青贮玉米饲料化工艺流程中设备种类较多,从业人员的培训受农时、场地及设备结构制约的问题,利用虚拟现实(VR)技术和三维建模仿真技术开发了青贮玉米饲料化全程数字化模拟系统。采用Maya软件建立设备三维模型并生成动画,展示主要设...
针对青贮玉米饲料化工艺流程中设备种类较多,从业人员的培训受农时、场地及设备结构制约的问题,利用虚拟现实(VR)技术和三维建模仿真技术开发了青贮玉米饲料化全程数字化模拟系统。采用Maya软件建立设备三维模型并生成动画,展示主要设备的工作过程和工作原理;通过Unreal Engine 4软件进行农场和养殖场等场景搭建并应用C++进行交互式开发,应用模型间蓝图通信、动画骨骼绑定及LOD等技术,搭建了整个模拟系统。通过该模拟系统能够观看整个青贮玉米饲料化的生产全过程,熟悉设备结构及工作过程,同时可对关键零部件进行虚拟装配和农机装备的虚拟驾驶,使用户获得沉浸式和交互性体验。该模拟系统能够以较低的成本对从业人员进行培训,拓展了VR技术的应用领域。
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关键词
虚拟现实
青贮玉米饲料化
Maya建模
Unreal
ENGINE
4
模拟系统
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职称材料
玉米籽粒直收机板齿式脱粒装置设计与试验
被引量:
1
6
作者
耿端阳
孙延成
+4 位作者
王宗源
王其欢
明家锐
杨昊霖
徐海港
《吉林大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期3281-3292,共12页
为满足黄淮海地区较高含水率玉米籽粒直收作业要求,解决现有玉米系列直收过程中易出现籽粒损伤和未脱率高的问题,结合黄淮海地区玉米收获特点,设计了脱粒齿板与脱粒凹板螺旋分布的板齿式脱粒滚筒,以及结合圆管栅格脱粒凹板的板齿式纵轴...
为满足黄淮海地区较高含水率玉米籽粒直收作业要求,解决现有玉米系列直收过程中易出现籽粒损伤和未脱率高的问题,结合黄淮海地区玉米收获特点,设计了脱粒齿板与脱粒凹板螺旋分布的板齿式脱粒滚筒,以及结合圆管栅格脱粒凹板的板齿式纵轴流脱粒装置。对关键部件进行理论分析,确定了影响脱粒性能的主要因素。通过4YZ-6型玉米籽粒直收机进行单因素试验,得到脱粒性能较好时滚筒转速、脱粒间隙、板齿长度的变化范围。以滚筒转速、脱粒间隙、板齿长度为试验因素进行正交试验,确定了较优的参数组合:滚筒转速为350 r/min,脱粒间隙为53 mm、板齿长度为100 mm。在该条件下,玉米果穗的籽粒破碎率为2.73%,未脱净率为0.41%,符合国家相关标准。
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关键词
农业工程
玉米脱粒
脱粒元件
板齿结构
籽粒直收
原文传递
题名
基于改进YOLOv5的田间复杂环境障碍物检测
1
作者
杨昊霖
王其欢
李华彪
耿端阳
武继达
姚艳春
机构
山东理工大学农业工程与食品科学学院
出处
《中国农机化学报》
北大核心
2024年第6期216-222,256,F0002,共9页
基金
国家重点研发计划(2021YFD2000502)
山东省现代农业产业技术体系岗位专家项目(SDAIT—02—12)。
文摘
为实现田间复杂环境下农业机器人自主导航作业过程中障碍物快速检测,提出一种基于改进YOLOv5的田间复杂环境下障碍物检测方法。建立包含农业机械、人、羊三类目标障碍物共计6766张图片的农田障碍物数据集;通过k-means聚类算法生成最佳先验锚框尺寸;引入CBAM卷积块注意力模块,抑制目标障碍物周围复杂环境的干扰,增强目标显著度;增加一个检测头,跨层级连接主干特征,增强多尺度特征表达能力,缓解标注对象尺度方差带来的负面影响;使用Ghost卷积替换Neck层中普通卷积,减少模型参数,降低模型复杂度。改进后的模型比YOLOv5s基准模型检测精度提高2.3%,召回率提高3.1%,精确率提高1.9%,参数量降低7%左右,为无人农业机械自主作业过程中导航避障的研究提供技术参考。
关键词
农业机器人
农田障碍物检测
改进YOLOv5
图像处理
机器视觉
Keywords
agricultural robot
farmland obstacle detection
improved YOLOv5
image processing
machine vision
分类号
S220 [农业科学—农业机械化工程]
TP391.4 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
基于深度学习的玉米籽粒破损在线检测技术
2
作者
耿端阳
王其欢
李华彪
何庆浩
岳栋
马洁
王亚男
徐海港
机构
山东理工大学农业工程与食品科学学院
山东时风(集团)有限责任公司
出处
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第22期270-278,共9页
基金
国家重点研发计划项目(2021YFD2000502)
山东省基金项目(ZR2022ME064)
山东省现代农业体系项目(SDAIT-02-12)。
文摘
玉米籽粒破损是制约中国玉米籽粒直收技术推广应用的瓶颈问题,如何快速准确地获取玉米收获过程中籽粒损伤情况是玉米智能化收获的关键。为了解决这一问题,该研究提出一种基于深度学习的玉米籽粒破损检测装置及方法,该方法采用籽粒单层化装置不断获取高质量玉米籽粒集图像数据,并通过深度学习分割、分类两阶段模型实现破损玉米籽粒检测。图像分割阶段通过深度学习经典实例分割模型(Mask R-CNN)完成区域内玉米籽粒单体分割;而图像分类则由该研究基于残差模块提出的新型网络模型(BCK-CNN)实现。为了评价BCK-CNN分类模型的有效性,将其和其他典型深度学习分类模型进行对比测试,并利用可视化的技术评估了不同模型对玉米籽粒的分类性能。结果表明:BCK-CNN模型对完整、破损玉米籽粒的分类准确性分别达到96.5%、94.2%。另外,选取平均相对误差为评价指标,通过模拟试验对比验证了该检测方法对破损玉米籽粒的检测性能。结果表明:相较于人工计算籽粒破损率,该研究提出的破损玉米籽粒检测方法计算得到的平均相对误差仅4.02%;且将其部署在移动工控机上对单周期玉米籽粒集图像检测时间可以控制在1.2 s内,研究结果为玉米收获过程中破损籽粒高效精准检测提供参考。
关键词
玉米籽粒
分类模型
深度学习
破碎检测系统
Keywords
corn kernel
classification
deep learning
broken detection system
分类号
S24 [农业科学—农业电气化与自动化]
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职称材料
题名
机械式漏播检测与补种装置设计与试验
被引量:
1
3
作者
王宗源
明家锐
王其欢
张策
岳栋
耿端阳
机构
山东理工大学农业工程与食品科学学院
出处
《中国农机化学报》
北大核心
2023年第10期21-29,共9页
基金
山东省现代农业产业技术体系玉米产业创新团队项目(SDAIT—02—12)。
文摘
针对玉米播种作业过程中常出现的漏播问题,采用冗余设计方法,研究一种机械式漏播检测与补种装置。通过跨越式探种杆对主排种窝眼轮充种情况进行持续检测,并带动锁杆完成对补种装置锁定与解锁,实现漏播补种。设计一种新型探种杆结构,采用双压头结构的探种杆,提高漏播检测精度;优化检测装置结构参数,实现对补种装置的快速锁定与解锁;通过对补种装置进行运动分析,确定补种装置结构参数及同步补种条件,提高播种质量。结合理论分析,选取作业速度、探种角度和补种复位弹簧最大作用力为试验因素,以漏播指数与合格指数为性能指标进行单因素试验与正交试验。确定较优的参数组合:作业速度0.9 m/s,探种角度45°,复位弹簧最大作用力12 N。在该条件下漏播指数为3.4%,合格指数为94.5%,满足精量播种作业要求。
关键词
玉米
播种
漏播
机械检测
补种装置
Keywords
corn
sow
missing seed
mechanical detection
reseeding device
分类号
S223.2 [农业科学—农业机械化工程]
下载PDF
职称材料
题名
立式玉米脱粒装置设计与试验
4
作者
王志伟
王其欢
明家锐
张策
王亚男
耿端阳
机构
山东理工大学农业工程与食品科学学院
出处
《中国农机化学报》
北大核心
2023年第6期105-113,共9页
基金
国家重点研发计划(2021YFD2000502)。
文摘
为减小脱粒机械整机尺寸,提高机械通用性,采用立式脱粒方式,设计一种锥形外筒与轴流脱粒滚筒相配合的立式脱粒装置,在控制脱粒装置尺寸的同时保证脱粒质量。阐明立式脱粒装置的结构与工作原理,分析脱粒过程中脱粒元件的受力情况,设计一种弓齿式脱粒元件。通过EDEM软件对果穗与弓齿接触时的受力进行仿真分析,确定最佳弓齿直径为10 mm。以滚筒转速、脱粒间隙和弓齿弯曲半径为试验因素,以籽粒破碎率为试验指标进行试验并进行单因素方差分析。结果表明:籽粒破碎率随滚筒转速增加而增加,随脱粒间隙增加而减小,随弓齿弯曲半径增大而减小,其中滚筒转速与脱粒间隙对立式脱粒装置籽粒破碎率影响较为显著。最终选出立式脱粒装置最优的滚筒转速为300 r/min,脱粒间隙为80 mm,弓齿弯曲半径为20 mm,此时籽粒破碎率为4.67%,符合国家标准要求。该研究为开展新型玉米脱粒装置提供新的思路。
关键词
玉米脱粒
立式
脱粒装置
弓齿
破碎率
Keywords
corn threshing
vertical
threshing device
bow teeth
crushing rate
分类号
S223.2 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
基于虚拟现实的青贮玉米饲料化模拟系统仿真
被引量:
5
5
作者
赵静
孟沌超
王其欢
曹佃龙
兰玉彬
机构
山东理工大学农业工程与食品科学学院
山东理工大学国际精准农业航空应用技术研究中心
出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2019年第S02期211-215,共5页
基金
山东省农机装备研发创新计划项目(2017YF004)
山东省高等学校优势学科人才团队培育计划
+2 种基金
山东省高等学校科技计划项目(J11LD23)
山东省重点研发计划(公益类)项目(2017GGX30122)
山东省“引进顶尖人才‘一事一议’专项经费”资助项目
文摘
针对青贮玉米饲料化工艺流程中设备种类较多,从业人员的培训受农时、场地及设备结构制约的问题,利用虚拟现实(VR)技术和三维建模仿真技术开发了青贮玉米饲料化全程数字化模拟系统。采用Maya软件建立设备三维模型并生成动画,展示主要设备的工作过程和工作原理;通过Unreal Engine 4软件进行农场和养殖场等场景搭建并应用C++进行交互式开发,应用模型间蓝图通信、动画骨骼绑定及LOD等技术,搭建了整个模拟系统。通过该模拟系统能够观看整个青贮玉米饲料化的生产全过程,熟悉设备结构及工作过程,同时可对关键零部件进行虚拟装配和农机装备的虚拟驾驶,使用户获得沉浸式和交互性体验。该模拟系统能够以较低的成本对从业人员进行培训,拓展了VR技术的应用领域。
关键词
虚拟现实
青贮玉米饲料化
Maya建模
Unreal
ENGINE
4
模拟系统
Keywords
Virtual Reality(VR)
silage corn feeding
Maya modeling
Unreal Engine 4
simulation system
分类号
TP391.9 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
玉米籽粒直收机板齿式脱粒装置设计与试验
被引量:
1
6
作者
耿端阳
孙延成
王宗源
王其欢
明家锐
杨昊霖
徐海港
机构
山东理工大学农业工程与食品科学学院
山东时风(集团)有限责任公司
出处
《吉林大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期3281-3292,共12页
基金
山东省现代农业产业技术体系岗位专家项目(SDAIT-02-12)
国家重点研发计划项目(2021YFD2000502)。
文摘
为满足黄淮海地区较高含水率玉米籽粒直收作业要求,解决现有玉米系列直收过程中易出现籽粒损伤和未脱率高的问题,结合黄淮海地区玉米收获特点,设计了脱粒齿板与脱粒凹板螺旋分布的板齿式脱粒滚筒,以及结合圆管栅格脱粒凹板的板齿式纵轴流脱粒装置。对关键部件进行理论分析,确定了影响脱粒性能的主要因素。通过4YZ-6型玉米籽粒直收机进行单因素试验,得到脱粒性能较好时滚筒转速、脱粒间隙、板齿长度的变化范围。以滚筒转速、脱粒间隙、板齿长度为试验因素进行正交试验,确定了较优的参数组合:滚筒转速为350 r/min,脱粒间隙为53 mm、板齿长度为100 mm。在该条件下,玉米果穗的籽粒破碎率为2.73%,未脱净率为0.41%,符合国家相关标准。
关键词
农业工程
玉米脱粒
脱粒元件
板齿结构
籽粒直收
Keywords
agricultural engineering
corn threshing
threshing element
board of plate tooth
direct grain
分类号
S225.5 [农业科学—农业机械化工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于改进YOLOv5的田间复杂环境障碍物检测
杨昊霖
王其欢
李华彪
耿端阳
武继达
姚艳春
《中国农机化学报》
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
基于深度学习的玉米籽粒破损在线检测技术
耿端阳
王其欢
李华彪
何庆浩
岳栋
马洁
王亚男
徐海港
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
3
机械式漏播检测与补种装置设计与试验
王宗源
明家锐
王其欢
张策
岳栋
耿端阳
《中国农机化学报》
北大核心
2023
1
下载PDF
职称材料
4
立式玉米脱粒装置设计与试验
王志伟
王其欢
明家锐
张策
王亚男
耿端阳
《中国农机化学报》
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
5
基于虚拟现实的青贮玉米饲料化模拟系统仿真
赵静
孟沌超
王其欢
曹佃龙
兰玉彬
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2019
5
下载PDF
职称材料
6
玉米籽粒直收机板齿式脱粒装置设计与试验
耿端阳
孙延成
王宗源
王其欢
明家锐
杨昊霖
徐海港
《吉林大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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