树木的几何建模在林木性状评价、森林动态经营管理与可视化研究中具有重要意义。现今,从激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)数据中重建树体三维模型并精准获取林木空间枝干结构参数是数字林业发展的必然趋势。该研究提出了一...树木的几何建模在林木性状评价、森林动态经营管理与可视化研究中具有重要意义。现今,从激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)数据中重建树体三维模型并精准获取林木空间枝干结构参数是数字林业发展的必然趋势。该研究提出了一种深度学习与计算机图形学相融合的树木骨架重建与参数反演方法。该方法以PR107、CATAS 7-20-59、CATAS 8-79三个品种的橡胶树为实验对象,首先,采用背包移动激光雷达获取三个橡胶树品种的样地数据,并通过体素剖分和数据增广策略来构建橡胶树训练样本集。其次,构造由四层特征编码层和特征解码层所组成的点云分类深度学习网络,并包含优化的PointConv模块与不同尺度的特征插值模块,以实现在多尺度条件下,全面考虑点云的全局和局部优化特征,引导网络实现枝叶点云的精确分类。最后,面向分类后的枝干点云,运用计算机图形学的空间连通性算法与圆柱拟合策略,重建树木骨架模型,并自动解决叶子点云与对应的一级枝干归属问题,进而在叶团簇尺度下开展对单株树的精细描述与参数反演。通过对三块橡胶树测试样地的验证和与实测值的比对表明,该研究提出的深度学习网络枝叶分类总体准确率在90.32%以上。骨架重建与叶团簇分析结果显示,PR107品种橡胶树具有较为发散的树冠、最大的分枝夹角和叶团簇体积;CATAS 7-20-59品种橡胶树冠呈花瓶型,分枝夹角和叶团簇体积较小;而CATAS 8-79品种橡胶树尽管胸径最粗,但不耐寒害处于落叶期导致冠积最小。同时,反演得到的橡胶树一级枝干直径与实测值比对为:决定系数R^(2)不低于0.94,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)小于3.01 cm;主枝干与一级枝干的分枝角为:决定系数R^(2)不低于0.91,均方根误差RMSE不高于4.94°。同时发现橡胶树一级枝干的直径与对应的叶团簇体积呈正相关分布。该研究�展开更多
提出一种软件定义控制系统(software defined control system,SDCS),它是一种基于全连通群的全分布式控制器方案,其特点是控制任务被虚拟化为多个虚拟控制任务(virtual control tasks,VCTs)后分布在无线网络中具有计算和存储功能的节点...提出一种软件定义控制系统(software defined control system,SDCS),它是一种基于全连通群的全分布式控制器方案,其特点是控制任务被虚拟化为多个虚拟控制任务(virtual control tasks,VCTs)后分布在无线网络中具有计算和存储功能的节点上。无线网络的拓扑结构本质上是不稳定的,通过构建可迁移节点集,在虚拟控制任务和节点之间建立动态映射关系,以应对潜在的节点故障对控制系统功能和性能的影响。将映射关系调整过程等效为外部方波脉冲扰动,分析了节点故障引起的映射关系的改变对系统稳态和动态性能的影响。所提方案中无线网络充当一个动态的分布式控制器,而非使用某一特定核心节点执行控制任务,上述控制器分布式设计以及动态映射关系提升了控制系统的灵活性和可靠性。最后在MATLAB/Simulink中进行了仿真分析,结果显示了所提方案的可用性及有效性。展开更多
文摘提出一种软件定义控制系统(software defined control system,SDCS),它是一种基于全连通群的全分布式控制器方案,其特点是控制任务被虚拟化为多个虚拟控制任务(virtual control tasks,VCTs)后分布在无线网络中具有计算和存储功能的节点上。无线网络的拓扑结构本质上是不稳定的,通过构建可迁移节点集,在虚拟控制任务和节点之间建立动态映射关系,以应对潜在的节点故障对控制系统功能和性能的影响。将映射关系调整过程等效为外部方波脉冲扰动,分析了节点故障引起的映射关系的改变对系统稳态和动态性能的影响。所提方案中无线网络充当一个动态的分布式控制器,而非使用某一特定核心节点执行控制任务,上述控制器分布式设计以及动态映射关系提升了控制系统的灵活性和可靠性。最后在MATLAB/Simulink中进行了仿真分析,结果显示了所提方案的可用性及有效性。
