專利名稱：一種基于背景消除的植物冠層信息光譜檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于植物營養(yǎng)檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于背景消除的植物冠層信息光譜檢測方法。
背景技術(shù)：
植物葉片生理指標的無損檢測主要是指對葉綠素、氮素、水分等的測定，它可以用于實時檢測植物的生長發(fā)育與健康狀態(tài)，分析水分和肥力狀況，通過檢測，不僅可以精確調(diào)節(jié)肥料和水的供給情況，實現(xiàn)精確施肥，節(jié)省資源，減少環(huán)境污染，而且可以科學指導栽培工作，以便能夠保障栽培植物健康生長和良好發(fā)育，提高作物產(chǎn)量。
目前葉片無損檢測的方法有圖像法和光譜法。圖像主要是依靠機器視覺方法獲得的植物葉片某些靜態(tài)或者動態(tài)的圖像特征，而這些圖像特征與植物葉片的生理特征(如植被指數(shù)、吸水率等)有著密切的關(guān)系，通過建立兩者之間的關(guān)系，對植物生長狀況進行檢測。這種方法需要很復雜的硬件系統(tǒng)，不能做到方便攜帶，最主要的是可檢測的參數(shù)比較少，模型的精度比較低，因此目前應(yīng)用得不是很廣泛。利用植物冠層光譜信息進行營養(yǎng)素的測定是目前應(yīng)用較多的一種方法。植物冠層光譜特征是植物光譜特性與背景土壤光譜特性的綜合，隨著植物冠層的發(fā)育，土壤光譜特性的作用逐漸下降，而在植物衰老時，土壤背景的作用又逐漸增大。一般葉面積指數(shù)(LAI)達到3左右時，冠層在可見光和中紅外波段的光譜反射率基本穩(wěn)定，而在近紅外波段，LAI達到5 6時光譜反射率才能飽和。由于植物營養(yǎng)狀況能影響到葉面積、冠層形態(tài)、內(nèi)在生理特征，而且不同營養(yǎng)元素的影響程度也不一，因此，利用冠層光譜分析可以診斷植物營養(yǎng)狀況。目前，氮素營養(yǎng)對冠層光譜特性影響的研究最為系統(tǒng)和深入。隨著氮素營養(yǎng)水平的提高，光譜反射率在可見光和中紅外波段降低，而在近紅外波段卻增加。不同氮素營養(yǎng)水平下的冠層光譜反射率存在著明顯差異，經(jīng)植被指數(shù)轉(zhuǎn)換后差異更為顯著和穩(wěn)定，利用冠層光譜測試可以區(qū)分作物的氮素營養(yǎng)水平。植物冠層光譜信息的獲取多借助于植物冠層信息光譜檢測儀，我們開發(fā)了一種基于光譜技術(shù)的植物冠層光譜信息檢測儀(T0P-2000)，用于植物葉綠素含量、氮素含量以及水分含量的檢測。該儀器價格便宜，檢測指標較完全，且性能穩(wěn)定可靠，其工作原理為向待測植物通過太陽光幅照的方式發(fā)射光譜，植物對太陽光中的不同波譜的光線存在不同的吸收情況，根據(jù)反射信息得到植物對波長為650nm紅光的吸收信息，利用吸收信息轉(zhuǎn)化得出植物氮素和葉綠素含量。在實際的檢測過程中，紅光部分被植物吸收、反射，還有部分透過植物縫隙照射至地面，被土壤反射；儀器最終接收的反射信息有部分來自土壤背景反射，并非完全來自植物反射，從而導致得到的植物對紅光的吸收信息不準確，進而引起檢測結(jié)果誤差較大
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于背景消除的植物冠層信息光譜檢測方法，解決了土壤背景引起植物冠層信息光譜檢測方法誤差大、準確率較低的問題。一種基于背景消除的植物冠層信息光譜檢測方法，包括以下步驟(I)利用波長范圍為780 950nm的近紅外寬帶濾光片和波長為650nm的紅光濾光片，獲取待測植物在同樣光強太陽光幅射下的近紅外光和紅光的反射率；(2)根據(jù)公式，獲取修正系數(shù)；其中，K為修正系數(shù)，R1為近紅外光的反射率，Re為紅光的反射率；(3)利用植物冠層信息光譜檢測儀獲取待測植物的實際檢測值；(4)根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種基于背景消除的植物冠層信息光譜檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)利用波長范圍為780 950nm的近紅外寬帶濾光片和波長為650nm的紅光濾光片，獲取待測植物在同樣光強太陽光幅射下的近紅外光和紅光的反射率；(2)根據(jù)公式
2.如權(quán)利要求I所述的基于背景消除的植物冠層信息光譜檢測方法，其特征在于，步驟(3)中，所述實際檢測值為葉綠素實際檢測值。
3.如權(quán)利要求I所述的基于背景消除的植物冠層信息光譜檢測方法，其特征在于，步驟(3)中，所述實際檢測值為氮素實際檢測值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于背景消除的植物冠層信息光譜檢測方法，包括以下步驟(1)利用波長范圍為780～950nm的近紅外寬帶濾光片和波長為650nm的紅光濾光片，獲取待測植物在同樣光強太陽光幅射下的近紅外光和紅光的反射率；(2)根據(jù)公式獲取修正系數(shù)；其中，K為修正系數(shù)，RI為近紅外光的反射率，RR為紅光的反射率；(3)利用植物冠層信息光譜檢測儀獲取待測植物的實際檢測值；(4)根據(jù)公式Y(jié)s＝KYv，得到修正后的檢測值；其中，Ys為修正后的檢測值，Yv為實際檢測值；本發(fā)明大大提高了植物冠層信息光譜檢測方法的檢測精度，操作簡便，易于實現(xiàn)。
文檔編號G01N21/35GK102841073SQ20121033151
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者吳迪, 聶鵬程, 何勇, 李曉麗 申請人:浙江大學