国家自然科学基金(31171454)
- 作品数：22 被引量：133H指数：7
- 相关作者：郭新宇温维亮杜建军陆声链王传宇更多>>
- 相关机构：国家农业信息化工程技术研究中心北京农业信息技术研究中心首都师范大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划北京市科技计划项目更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术农业科学生物学更多>>
- 植物三维形态虚拟仿真技术体系研究被引量：17
- 2012年
- 植物形态结构及生命属性的数字化、可视化表达是现代农业的重要研究内容,开展数字植物研究具有重要理论意义和应用价值.提出数字植物三维形态虚拟仿真技术体系框架,按照数据-知识-模型的逻辑关系,从三维数据获取、几何建模、场景显示和交互应用4个层次论述和总结了数字植物三维形态虚拟仿真关键技术,系统介绍了相关技术的理论基础和应用前景.重点阐述了数字植物三维形态虚拟仿真所面临的关键问题及可行的解决方案,以期为数字植物研究的进一步发展提供参考.
- 肖伯祥郭新宇陆声链温维亮郭小东
- 关键词：植物
- 葡萄树地上部形态结构数据获取方法被引量：7
- 2015年
- 葡萄树为多年蔓生植物,其形态结构复杂且受人工修剪及架势的影响。获取葡萄树地上部植株及器官的形态结构及纹理数据,有助于建立3D可视化模型以表征该植株的品种遗传特征、受环境、架式和人工修剪等因素的影响。该文针对葡萄树形态结构数据获取工作量大、效率低、依靠单一手段所获取数据缺乏完整性等特点,提出一种高效的葡萄树地上部形态结构数据获取方法,首先对葡萄树进行拓扑结构解析和数字化表达实现复杂结构的显示表达;然后针对目标植株进行葡萄树三维形态数据采集,包括植株拓扑结构三维数字化数据采集、品种一致性与差异性分析的DUS(植物新品种特异性(distinctness)、一致性(uniformity)和稳定性(stability)的栽培鉴定试验或室内分析测试)数据采集,器官的形态参数测量,三维扫描与纹理数据采集,目标植株的栽培环境及人工管理措施等信息的采集。结果表明,基于所获取形态结构数据结合植物参数化建模方法重建的葡萄树器官与植株几何模型具有较高的真实感。在葡萄树形态结构数据获取方法的基础上,对植物地上部形态结构数据获取标准化流程进行探讨,以期为其他植物主要器官与植株的形态结构数据获取提供方法参考。
- 温维亮郭新宇王勇健李超陆声链
- 关键词：数据获取葡萄树
- 基于穗粒分布图的玉米果穗表型性状参数计算方法被引量：7
- 2016年
- 玉米果穗表型性状是玉米育种、产量预测的重要参数,提出一种基于穗粒分布图的玉米果穗性状计算方法,全面解析玉米果穗和穗粒的几何、数量和颜色等表型性状。该文利用步进电机驱动果穗转动来获取果穗主要侧面图像,采用果穗畸变校正方法生成标准果穗图像序列,在像素尺度进行果穗轮廓分析,建立图像序列中果穗轮廓映射关系并生成果穗三维模型,在穗粒尺度拼接果穗整个表面的穗粒分布图,计算出果穗和穗粒的各项表型性状。试验结果表明,提出的表型性状计算方法对穗型及穗粒分布规则的玉米果穗具有较高检测精度,其中穗行数、行粒数、总粒数、果穗长和果穗粗的平均计算精度分别为98.231%、94.351%、96.921%、98.956%和98.165%。
- 杜建军郭新宇王传宇肖伯祥
- 关键词：图像分割玉米果穗表型性状
- 玉米叶片近轴面和远轴面光环境及光合特性的差异
- 2015年
- 为研究玉米叶片近轴面与远轴面光环境和光合特性的差异,以玉米品种先玉335为材料,测量了玉米植株不同叶位叶片近轴面、远轴面在灌浆期的光量子通量密度(PPFD)和光响应曲线。结果表明,玉米叶片近轴面的PPFD高于远轴面,对于直立上部叶,叶片远轴面也能接受到较高的PPFD,甚至高于中部叶近轴面;玉米叶片近轴面和远轴面均具有较高的光合作用潜力,近轴面略高于远轴面;对于冠层中部叶,叶片近轴面和远轴面PPFD差异最显著,光合能力差异也最大,达到10%左右;对于冠层的上部叶和下部叶,叶片近轴面和远轴面PPFD差异较小,光合能力差异也相对较小。
- 李超郭新宇温维亮王勇健张安宁李奕松
- 关键词：玉米叶片光响应曲线
- 图像配准方法及其在植物组织三维重建中应用研究进展
- 2013年
- 图像配准是图像处理领域中的一个重要研究课题。为此,首先对目前主要图像配准算法进行了分类,比较分析其优缺点;然后结合植物组织切片图像的特点,总结了图像配准在植物组织三维重建与可视化中的应用情况;最后对基于序列图像的植物组织三维重建中的图像配准方法的研究方向进行了探讨和展望。
- 王炎玲杜建军郭新宇
- 关键词：图像配准植物组织互信息切片图像
- 基于图像的作物病害状态表观三维模拟方法被引量：9
- 2016年
- 为了解决病害表观信息难以获取导致的作物病害状态三维模拟困难的问题,该文提出一种基于图像的作物病害状态表观模拟方法。该方法首先利用单张图像提取病斑的形状、颜色以及位置特征,并对其变化过程进行自动推断;基于这些特征信息,对病害的病状以及病症表观进行建模。试验结果表明,该方法可以利用网络中已有的病斑图像对病害侵染导致的作物表观变化进行真实地三维模拟,一定程度上解决病害表观信息缺失的问题,为数字农业设计及农业科普培训动画的制作提供有力工具。
- 苗腾郭新宇郭新宇温维亮肖伯祥
- 关键词：作物病害虫害控制
- 融合生理因子的植物叶片表观建模被引量：3
- 2014年
- 植物叶片具有复杂的内部结构、生理过程和光学特性,使得在计算机上准确模拟叶片的表观十分困难.为此提出一种基于生理因子的植物叶片表观材质模型.首先考虑单双子叶植物在结构上的差别,利用单N层板和双N层板抽象叶片内部结构;然后基于PROSEPCT模型推导得到叶片材质模型的漫反射和透射项,并采用CookTorrance模型作为高光反射项,形成BRDF+BTDF形式的参数化材质模型;最后采用一种叶色变化算法将模型扩展为时间-空间变化的叶片参数化材质模型.实验结果表明,该模型可以通过控制叶绿素、胡萝卜素和叶片结构参数等生理因子来实时地调整叶片的表观,实现空间变化、时间变化的叶片老化模拟,具有较好的真实感效果和绘制速度,能够满足实时交互的需要.
- 赵春江苗腾郭新宇陆声链
- 关键词：自然现象模拟真实感绘制
- 玉米果穗养分运输组织的表型研究进展被引量：1
- 2016年
- 玉米果穗养分运输组织是连接茎秆维管束并将养分运输至籽粒的"流"系统。随着人类日益增高的粮食需求,果穗作为玉米高产、高品质的物质载体,在玉米育种工作中果穗养分运输组织形态结构和生理功能等性状的研究日趋受到重视。通过整理国内外玉米果穗养分运输组织的相关研究进展,总结了玉米果穗养分运输组织的表型性状及其与产量之间的关系,并展望了在基因组学、表型组学发展的背景下,玉米果穗养分运输组织的研究趋势。
- 邵萌张颖郭新宇
- 关键词：玉米果穗养分运输表型特征
- 玉米叶片生长状态的双目立体视觉监测技术被引量：5
- 2014年
- 研究了使用双目立体视觉技术监测玉米叶片运动的可行性,视觉监测系统包括一个能够垂直升降和水平移动的支架,用于支撑双目相机连续监测被试样品。采用白色荧光小球作为标志物,简化图像算法的同时增加了三维坐标测量精度。图像处理过程中采用亚像素边缘检测算法,有效地提高了立体匹配的精度。仿真实验结果表明,系统测量误差可达0.0139 cm,能够检测叶片微小的位置变化。
- 王传宇郭新宇肖伯祥杜建军王虓
- 关键词：玉米叶片双目立体视觉图像处理亚像素
- 数字植物研究进展:植物形态结构三维数字化被引量：50
- 2015年
- 数字植物围绕农林植物生命、生产和生态系统的多维信息高效感知和认知的理论、技术和方法,通过多学科交叉合作,研究农林植物-环境3D数字化、高通量信息获取、情景感知、信息融合、结构和功能模拟、数字化设计和精准管理决策等数字农业的关键性、基础性以及共性理论和技术问题。植物形态结构的三维数字化是数字植物研究的重要组成部分,近年来很多学者从植物组织、器官、植株和群体等不同尺度,或者从植物根系和地上部等不同视角,围绕植物形态结构的参数测量、几何结构解析、三维模型构建、结构与功能建模,以及三维植物模型真实感展现等需要,开展了更深入的研究。在组织尺度方面,随着MRI、CT、显微成像等技术产品的不断成熟,使得利用这些先进测量仪器获取和测量植物组织内部结构数据成为可能,并被越来越多的研究者采用,成为进行植物内部形态结构测量和分析的有效手段。在植物根系的三维数字化方面,由于植物的根普遍生长在土壤里,观察和测量十分困难。虽然近年来XCT、MRI等穿透射线成像技术已越来越多地用于根系的形态结构探测,但这类技术往往仅能获取范围较小的根系局部数据,且价格昂贵。因此植物根系形态结构的准确、无损(原位)、快速测量仍然是一个挑战。在群体尺度方面,基于实测数据的三维重建逐渐成为植物群体三维重建的主要途径,研究者正试图从激光三维扫描仪获取的植物群体三维点云中提取群体的形态参数并实现群体的三维重构。而在三维植物模型的真实感绘制方面,如何准确地测量各种植物器官的光学特性并建立相应的数学模型是当前的研究重点,虽然已有不少研究者提出了相应的解决方案,但这些方法在便捷性和普适性方面仍然难以令人满意,有待更多深入研究。笔者最后结合相关领域的技术�
- 赵春江陆声链郭新宇杜建军温维亮苗腾
- 关键词：三维重建可视化
