棉花冠层光谱参数对土壤水分的响应及方法研究

应用图像分析技术研究了不同水分条件下棉花冠层光谱对水分变化的响应。比较了拍摄角度（包含顺光和逆光）、阴天和晴天、拍摄时间、品种及数码图像的像素模式等因素对图像质量的影响,以期建立标准的近地面数码图像获取方法。研究结果显示,晶种、天气状况及像素模式对光谱参数的影响远小于拍摄角度、顺逆光条件和时间对其的影响,选择在中午阳光直射时拍摄图像可以减小光照条件的影响;在不同水分条件下分析发现,低水处理棉花叶片对蓝光的吸收增强,但对红光的吸收减弱,且对绿光的反射变弱。因此,图像分析技术可以作为棉花干旱诊断的辅助指标。     

远程叶面积指数半球图像采集系统

为低成本远程获取植被冠层半球图像信息,从而得到叶面积指数这一重要的生态学参数,提出了一种远程叶面积指数半球图像采集系统.该系统采用嵌入式平台、低成本图像传感器与鱼眼镜头组成的现场节点获取植被冠层半球图像.冠层半球图像采集时节点还对环境日光辐照及温湿度进行实时监测,以便剔除无效数据及进行节点维护.上位机与现场节点间利用3G网络进行交互.上位机对获取的冠层图像使用像素校准与超分辨率技术提高图像质量,从而抑制由于鱼眼成像畸变与图像辨析度不足而在叶面积指数计算中引入的误差.测试结果表明,该系统可有效地对植被冠层图像进行低成本远距离采集,并得到误差较小的叶面积指数计算结果.     

基于优化多光谱成像的异物检测新方法

为有效检测棉花中与棉纤维形态、色泽极其相似的异物,提出一种基于优化多光谱成像的异物检测新方法.在分析不同异物具有不同反射特性的基础上,在405~940 nm的波段范围内建立优化多光谱成像系统.通过实验确定了用于检测多种异物的最佳检测波长及最佳光照强度,在不同的光照条件下获取不同的光谱图像,然后采用小波变换图像融合算法获取完整的异物图像特征.实验结果表明,两种波长405 nm和850 nm构成的多光谱图像融合可检测多种棉花异物,异物检测结果与实际相符.此方法为解决棉花异物检测难题提供了一种新的途径.     

不同水分条件下棉花红边参数与冠层光合有效辐射和经济系数的相关分析

为探明高光谱红边参数与棉花光合有效辐射参数和经济系数(HI)的关系,利用ASD Fieldspec FR2500地物高光谱辐射仪和LI-190SA线性光量子传感器分别测试棉花两品种五水分处理冠层反射光谱和冠层光合有效辐射(PAR),通过对反射光谱数据进行一阶微分,获取棉花红边位置(λr)、红边斜率(Dr)和红边面积(SDr)参数,同时对光合有效辐射数据处理得到吸收光合有效辐射(APAR)和吸收光合有效辐射截获量(FAPAR)。结果表明:随着生育时期的变化,红边参数Dr和SDr均在盛铃期达最高值,盛铃末期达最低值,冠层光合特征参数APAR和FAPAR分别在开花结铃期和盛铃期达到较高值。对Dr和SDr分别与APAR、FAPAR和经济系数(HI)进行相关分析,结果表明,Dr和SDr与APAR、FAPAR均呈现极显著的正指数函数关系(rDr-APAR=0.5132**,rSDr-APAR=0.4953**,rDr-FAPAR=0.7175**,rSDr-FAPAR=0.7497**,n=40,α=1%);Dr和SDr与HI均呈现极显著的最高负指数函数相关(rDr-HI=-0.8709**,rSDr-HI=-0.8859**,n=40,α=1%)。利用Dr和SDr分别估算FAPAR和HI,模型方程的精度分别为95.4%、78.1%、95.5%和79.7%,说明通过红边参数与光合有效辐射参数和HI的相关函数模型,可以实时、精准地和非破坏性地预测棉花冠层光合有效辐射参数和HI。     

棉花地上各组分干物质积累量的高光谱定量模型研究

测定了8个棉花主栽品种(其中2棉花品种为4水平种植密度)冠层多时相的反射光谱数据和对应的棉花地上茎、叶、生殖器官(花、蕾、铃)及冠层的干物质积累量;通过反射光谱数据与棉花冠层干物质积累量的逐步回归分析,确定与棉花冠层干物质积累量相关性最高的2个敏感波段——近红外934nm和红光673nm波段,采用这2个波段的反射率组成高光谱比值植被指数(RVI);基于RVI建立了6种函数形式的棉花地上各组分干物质积累量(茎、叶片、生殖组分、冠层)的反演模型,相关系数均达到了极显著的检验水平(α=1%,n=95),其中以构建的棉花地上茎组分干物质积累量的指数函数的反演模型相关系数为最高(R=0.8661**,RMSE=0.1293),在所构建的棉花地上各组分的干物质积累量模型中,均以指数函数、幂函数、对数函数和双曲线函数形式模型的预测精度为最高,研究结果表明,利用高光谱RVI可以实时、无损、快速、定量反演棉花地上各组分的干物质积累量,为高光谱遥感用于棉花长势监测和遥感估产提供了依据。     

水稻冠层不同高度光合有效辐射动态与叶片光合作用特性研究

在当前CO2环境以及600μmol/mol air的开顶箱中,测量水稻冠层离水田泥土45 cm和90 cm处光合有效辐射的变动以及叶片的动态光合速率,探讨高CO2环境下光强变动与光合作用关系的潜在变化.结果表明:1)水稻冠层90 cm处的平均光强是45 cm处的3～4倍,但晴天光强的时间变异系数比45 cm处低55％～...     

膜下滴灌条件下棉花花铃期冠层内的温光特征分析

设计棉花膜下滴灌与普通沟灌2种灌溉方式。在棉花花铃期对冠层内的温度、光照强度、净辐射和消光系数等进行了同步观测。结果表明。在两种灌溉方式下棉花雹层内的温度、光照强度和净辐射日变化曲线均呈单峰线；花铃期初期和后期膜下滴灌棉花冠层温度、净辐射大于常规灌溉。而光照强度和消光系数均小于常规灌溉。     

广东龙门地区草地下垫面地表辐射和能量平衡观测和分析

 利用2009年9月-2010年1月在广东省龙门县收集的涡动相关观测资料,比较了广东龙门地区草地下垫面秋、冬季不同天气条件下的地表通量特征。发现地表辐射平衡分量和能量平衡分量都存在明显的月际变化。典型晴天下辐射通量除长波辐射外均表现为标准的单峰日循环形态。在阴、雨天,辐射通量日变化曲线波动大,出现双峰甚至是多峰的形态。地面长波辐射略大于大气长波辐射,两者的差值在雨天、阴天、晴天依次增大。在辐射平衡中,地面长波辐射贡献最大,大气长波辐射次之,再依次为太阳短波辐射、净辐射和反射辐射。与晴天相比,阴天潜热、感热均减少。与秋季相比,冬季潜热减少,感热增加。在晚上存在负水汽输送现象。降水天里地热流量全天为负值,土壤从深层向地表释放热量。无论晴天还是阴天,地表和浅层土壤温度都表现为准正弦曲线。土壤温度的活动层基本在10cm土壤层内,各层土壤温度峰（谷）值出现的时间随着土层厚度增加而延迟,10cm以下土壤温度几乎无日变化特征,雨天时地面和浅层土壤温度呈下降趋势。各层土壤温度不仅跟天气状况有关,晴天高于阴天,还存在秋季地温度高于冬季的季节变化。     

基于鱼目摄像和地面激光雷达的真实叶面积指数计算

为了准确获得冠层的真实叶面积指数(LAIa),本文提出了一种基于鱼目摄像和地面激光雷达获取半球图像的计算方法.对鱼目摄像机拍摄的图片借助地理学上纬度线的概念来表征不同高度叶子的天顶角,通过统计学方法获取叶倾角,分析半球图像获取孔隙率.根据Beer-Lambert定律即可计算有效叶面积指数(LAIe);真实叶面积指数的获取则通过冠层的丛生系数来解决.激光扫描仪获取的冠层点云数据则经一定比例缩放在一个球的上表面,再通过球极平面投影和Lambert方位角等面积投影将上球面图像投射到平面上,以获取类似半球图像.     

计算机辅助叶色分析进行棉花氮素营养诊断的初步研究

设置不同棉花施氮处理获得不同氮素营养状况的群体,采用数码相机摄影获得棉花冠层影像,采用计算机辅助研究了棉花冠层影像光谱特征与棉花施氮量间的关系。研究表明随着施氮量的增加,棉花冠层红光通量下降,蓝光、绿光通量增加。冠层红、绿、蓝光通量的比值B/(R G)可以灵敏反映棉花施氮量的变化,因此可以作为棉花氮素叶色计算机辅助营养诊断的特征值(指标)。土壤背景值和摄影时的光照强度对诊断特征值影响不大,摄影角度对诊断特征值影响较大,为了获得准确的诊断特征值,需要固定摄影角度,以30°为佳。棉花盛花期和盛蕾期均可以采用计算机辅助叶色分析进行氮素营养诊断。     

运动拍摄方法在实践中的运用

通过对电视摄像运动造型理论的论述,结合业余摄像中的实际情况,介绍了运动拍摄方法在实践中的运用,指出运动拍摄技术是电视摄像技术中最重要的内容,而掌握电视摄像技术又是摄像爱好者进行摄像制作的关键。     

立体相机微距拍摄质量客观评价方法

在充分研究立体相机参数设置准则基础上,提出了一种立体相机微距拍摄质量的客观评价方法.结合平行和会聚相机不同的内部结构及成像规则,分别研究两种立体相机的内部参数和场景参数对拍摄质量的影响,通过大量主观实验,最终建立了立体相机微距拍摄质量客观评价模型.实验结果表明,所提出的评价模型与主观评价结果基本一致,能够反映立体相机微距拍摄质量的优劣.     

Measuring visibility using digital photography

An automatic digital photography visibility system (DPVS) is presented, which can directly measure and monitor horizontal visibility during daytime through digital shooting. After shooting a scene of given black object and background via its CCD digital camera, the system can capture and transfer photographic images in the camera to a computer, as well as process the digital images and calculate the value of visibility. The formulas for calculating visibility with this method and analysing the effect of non-black object on measured results have also been derived. And then the comparison of DPVS observations with a Lidar-visibility measurements has been carried out. The results show that the average deviation and relative average deviation of visibility acquired by DPVS from lidar-visibility measurements are respectively within 0.927 km and 6.68%.     

投空心篮出手速度与出手角度的生物力学分析

通过对不同距离、不同出手高度投空心篮时出手角度与出手速度的生物力学分析,从理论上揭示了二者之间的变化规律,计算出在不同的距离时最佳出手角度与出手速度的数据.使运动员能够有意识地调控个人的出手角度与出手速度,以提高投篮的命中率.     

改变拍摄夹角对三维运动图像解析系统框架精度的影响研究

通过改变2台摄像机的拍摄夹角对三维视讯运动图像进行拍摄,获得三维坐标标定精度误差,并运用数理统计法对所得误差进行统计学分析,结果表明:各拍摄角度具有不同的适用范围,故在实际操作中需根据不同技术动作选择适当的三维拍摄角度,从而确保最小的误差范围.     

新型精度射击激光模拟系统设计研究

针对目前激光射击模拟训练系统存在的诸多问题,提出了一套新型精度射击激光模拟系统设计方案。该方案将激光图像远距离成像与激光弹着点数字化自动判读技术结合起来,实现了激光模拟射击系统的紧凑化及便携式实用化设计。系统光学设计采用了高分辨率长焦且高摄远比(1∶2)系统,实现了远距离靶面图像信息的实时捕捉与同步数字化。数字图像传递至微机后再经过灰度化、二值化、光斑质心位置提取计算及中值滤波等算法处理,可以消除背景杂散信号干扰影响,同时确定弹着点位置。该系统具有设计方案新颖、原理简单可靠、精度高、无需专用靶、成本低等优点,具有很大的推广和应用前景。     

提高投篮命中率初探

根据篮球教学的实践，对提高篮球投篮命中率问题，包括如何握球、瞄准点、投篮力量的运用、出手角度、出手速度、球的旋转、抛物线和入篮角等进行了剖析，为提高篮球教学和训练水平提供借鉴。     

基于分区的带球射门算法研究

为了提高足球机器人的射门成功率,提出了一种基于分区的带球射门方法。该方法以球为中心对场地进行分区,机器人按区域决定运动路径进行追球以达到合适的射门点,在进行角度调整后执行带球算法。实验结果表明,与原有几种射门算法相比,提出的算法通过合理路径规划减少了射门的追球时间。在引入带球算法后,射门成功率有了明显提升,并扩大了执行进攻策略的范围。整体提升了进攻与防守的效率。     

图像版权保护在数码相机中的应用

运用数字水印来实现版权保护已经得到广泛应用,但数字水印信息的嵌入都是在数字图像成相后通过计算机来嵌入的,在现有的数码相机中并没有这一功能。本文介绍的方法是在数码相机照相过程中将数字水印信息嵌入,或成相后在数码相机中将水印信息嵌入。这样一方面增加数码相机一项功能,另一方面又及时保护了数字图像或数字视频在数码相机中的版权,防止在未加水印信息之前图像或视频被盗。     

中远距离投篮中的最优物理参数

通过建立中远距离投篮的三维物理模型,利用matlab数值计算方法得到了中远距离定点投篮过程中,能够使篮球空心入筐的出手状态对应的物理参数相空间,并由此得到了投篮最佳出手速度与角度,以及最佳入筐角度随出手距离、出手高度的变化规律。中远距离投篮过程中瞄准点在篮筐中心之后7 cm附近,几乎不随出手距离、高度的变化而改变。