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冬小麦生长期光谱变化特征与叶绿素含量监测研究 被引量:40
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作者 孙红 李民赞 +3 位作者 赵勇 张彦娥 王晓敏 李修华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期192-196,共5页
在分析冬小麦生长期冠层反射光谱和叶绿素含量变化特征的基础上,对二者之间的相关性进行了研究。表明从小麦拔节期开始,冠层反射光谱在可见光区(400~750 nm)的反射率先降低而后升高,以孕穗期反射率最低;在近红外区(750~1 000 nm)冠层... 在分析冬小麦生长期冠层反射光谱和叶绿素含量变化特征的基础上,对二者之间的相关性进行了研究。表明从小麦拔节期开始,冠层反射光谱在可见光区(400~750 nm)的反射率先降低而后升高,以孕穗期反射率最低;在近红外区(750~1 000 nm)冠层反射率由拔节期至孕穗期反射率降低,然后开始上升。扬花期上升至最高点后又开始下降,直至乳熟期降至最低。冬小麦冠层反射率与叶绿素含量相关分析结果表明,冬小麦拔节期和孕穗期二者呈正相关,扬花期二者呈负相关;整个生长期中,孕穗期可见光区552 nm处反射率与叶绿素含量相关系数最大达0.89。依据冬小麦生长期冠层反射光谱红边拐点位置,分别建立了拔节期叶绿素含量线性检测模型(R^2=0.92)和孕穗期二项式模型(R^2=0.91),用于冬小麦叶绿素含量的无损检测是可行的。 展开更多
关键词 光谱特征 叶绿素检测 红边 冬小麦
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基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统设计 被引量:148
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作者 张猛 房俊龙 韩雨 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期171-176,共6页
针对当前国内温室群环境智能测控研究现状以及黑龙江省寒地日光温室建设实际,研发了一种基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统。该系统由数个独立温室监控系统组成,各独立温室监控服务器将数据汇总至总服务器,由总服务器提供... 针对当前国内温室群环境智能测控研究现状以及黑龙江省寒地日光温室建设实际,研发了一种基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统。该系统由数个独立温室监控系统组成,各独立温室监控服务器将数据汇总至总服务器,由总服务器提供远程监控接入管理服务。各独立温室监控系统传感网部分基于ZigBee网络设计,通信模块采用TI公司新一代片上系统CC2530,ZigBee网络通过RS232-RJ45协议转换器接入局域网。软件算法设计参考了大系统理论,对温室环境因子进行综合调控。通过日光温室实地试验,测试了ZigBee网络通讯稳定性,通讯丢包率控制在4.9%以内,远程监控系统稳定,满足了工程设计需要。 展开更多
关键词 温室 远程监控 环境监控 ZIGBEE CC2530系统 丢包率
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基于无线传感器网络的温室栽培营养液电导率监测系统 被引量:14
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作者 李颖慧 李民赞 +2 位作者 邓小蕾 孙红 郑立华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期170-177,共8页
温室营养液无土栽培,具有节约种植成本、生产效率高等优点。监测营养液的电导率、pH值等特性参数,是实现营养液无土栽培信息化与自动化的基础。为了实现温室无土栽培营养液的实时监测,开发了基于无线传感器网络(wireless sensor network... 温室营养液无土栽培,具有节约种植成本、生产效率高等优点。监测营养液的电导率、pH值等特性参数,是实现营养液无土栽培信息化与自动化的基础。为了实现温室无土栽培营养液的实时监测,开发了基于无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)的营养液电导率实时监测系统。系统以JN5139为中央控制器同时控制营养液电导率信息采集单元和无线通讯单元,实现了营养液电导率信息的实时采集与处理、LCD显示和键盘输入等人机交互操作以及基于WSN的营养液电导率实时测量自组织网络,同时系统集成了GPRS模块,实现了营养液电导率与温度信息的远程传输与监控等功能。系统采用星型网络拓扑结构,并进行定时休眠、传感器掉电控制来节省能源消耗。针对系统的实用性和可靠性进行了系统标定、温度补偿以及温室试验,分析比较了电导率测量线性与非线性模型。试验结果表明分段线性模型建模效果较好,分段拟合R2均在0.97以上。系统的测量范围为0.5~2.9mS/cm,测量结果能够精确到0.01mS/cm,总体测量相对误差为2.10%,较好地满足了温室营养液电导率实时监测的要求,为无土栽培的科学管理提供技术手段。 展开更多
关键词 无线传感器网络 监测 温室 营养液 电导率
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基于近红外光谱的土壤参数快速分析系统 被引量:4
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作者 郑立华 李民赞 孙红 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2633-2636,共4页
应用面向对象的软件开发理念开发了基于近红外光谱的土壤参数快速分析系统。系统设计了SOIL类,SOIL类的实例化对象即为具有某种特定类型、特定物理性质以及光谱特性的土壤样本。系统主要包括文件操作、光谱预处理、样品分析、建模和验... 应用面向对象的软件开发理念开发了基于近红外光谱的土壤参数快速分析系统。系统设计了SOIL类,SOIL类的实例化对象即为具有某种特定类型、特定物理性质以及光谱特性的土壤样本。系统主要包括文件操作、光谱预处理、样品分析、建模和验证以及样品测定等子功能。系统首先接收土壤标定样本集的目标参数及光谱数据文件,并对其进行各种预处理,将处理结果显示在终端,并将建立的模型保存在模型数据库。系统通过预测土壤参数界面读取模型数据库中保存的各种模型及其参数,并将读入的待测样本光谱信息代入选定的模型,从而实现土壤参数分析功能。系统采取Visual C++6.0和Matlab7.0协同完成功能开发,并采用AccessXP来建立和管理模型数据库。 展开更多
关键词 光谱分析 土壤参数 土壤类 预测模型 分析系统
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基于Android的车载式土壤电导率和光谱反射率检测系统(英文) 被引量:5
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作者 裴晓帅 郑立华 +2 位作者 孙红 李民赞 杨玮 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期112-117,共6页
This paper aims to develop a vehicular integrated system collecting soil electrical conductivity(EC)and spectral reflectance.The system could collect soil EC and spectral reflectance automatically when the vehicle mov... This paper aims to develop a vehicular integrated system collecting soil electrical conductivity(EC)and spectral reflectance.The system could collect soil EC and spectral reflectance automatically when the vehicle moves and save these measurement results with GPS.The information could reflect the characteristics of soil parameters such as soil salinity and water content.Hence,an Android-based vehicular detection system for soil conductivity and spectral reflectance information was developed.Soil electrical conductivity measurement was performed based on improved"current-voltage"four-terminal method.A STS-NIR spectrometer was used for collecting near-infrared spectral reflectance.The system collected the information of soil electrical conductivity and soil spectral reflectance while collecting GPS,which could be used for precision agriculture.The system was tested in a farm of Beijing on March 25,2014.Soil electrical conductivity of the farmland was measured and soil samples were collected.Water content and soil electrical conductivity were measured in the laboratory.The result of these experiments showed that the system could work stably in farmland and had good prospects. 展开更多
关键词 SOILS SPECTRAL analysis GLOBAL POSITIONING system
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基于计算机视觉技术的温室黄瓜叶片营养信息检测 被引量:68
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作者 张彦娥 李民赞 +2 位作者 张喜杰 张建平 徐增辉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期102-105,共4页
应用计算机视觉技术研究了诊断温室作物营养状态的方法。在日光条件下采集了温室黄瓜叶片图像,然后分别提取了红绿蓝(RGB)三色分量和它们的相对系数rgb,以及色度、饱和度和亮度指标(HSI)。在RGB和HSI颜色模型下分析了各分量与叶片含氮... 应用计算机视觉技术研究了诊断温室作物营养状态的方法。在日光条件下采集了温室黄瓜叶片图像,然后分别提取了红绿蓝(RGB)三色分量和它们的相对系数rgb,以及色度、饱和度和亮度指标(HSI)。在RGB和HSI颜色模型下分析了各分量与叶片含氮率、含磷率和含水率之间的相关特性。分析结果表明叶片绿色分量G和色度H分量与氮含量线性相关,可用作利用机器视觉快速诊断作物长势的指标,而其它分量与氮含量没有明显的相关性;颜色各分量与磷含量和水分含量均没有表现出明显相关关系;在对单次数据进行分析和比较时发现在同一光照条件下,绿色分量G和色度H与氮含量之间存在较好的线性相关特性,而当光照条件不同时,对两变量之间的线性关系存在一些影响,需要在进一步的试验研究中通过使用人工光源和系统标定的方法改进,以提高线性回归的精度。 展开更多
关键词 计算机视觉 黄瓜 叶片 图像处理 氮素 温室作物
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基于无线传感器网络的农田信息采集节点设计与试验 被引量:116
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作者 蔡义华 刘刚 +1 位作者 李莉 刘卉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期176-178,共3页
研究基于ZigBee协议的无线传感器网络技术,结合嵌入式处理器开发了无线传感器网络节点和汇聚节点。网络节点规则分布在被监测区域,负责采集土壤水分信息,并自组成网,将信息发送给汇聚节点,实现对信息的动态显示和大容量存储;节点天线分... 研究基于ZigBee协议的无线传感器网络技术,结合嵌入式处理器开发了无线传感器网络节点和汇聚节点。网络节点规则分布在被监测区域,负责采集土壤水分信息,并自组成网,将信息发送给汇聚节点,实现对信息的动态显示和大容量存储;节点天线分别在0.5、1.0、1.5和2.0m4个高度下,对小麦苗期、拔节期和抽穗期3个典型的生长时期进行试验,得出无线电信号在小麦不同生长时期,最佳天线高度下的有效传输距离,为无线传感器网络在农业中的应用提供技术支持。 展开更多
关键词 无线传感器网络 设计 农业 农田信息采集 嵌入式 节点高度 有效传输距离
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基于近红外光谱的北方潮土土壤参数实时分析 被引量:73
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作者 孙建英 李民赞 +2 位作者 郑立华 胡永光 张喜杰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期426-429,共4页
选取中国北方潮土作为研究对象,探索利用近红外光谱分析技术分析土壤参数的可行性和可能性。从一块试验麦田共采集了150个土样,土样在采集回试验室后,在保持其原始状态的条件下利用傅里叶变换近红外光谱仪迅速测定了其近红外光谱。近红... 选取中国北方潮土作为研究对象,探索利用近红外光谱分析技术分析土壤参数的可行性和可能性。从一块试验麦田共采集了150个土样,土样在采集回试验室后,在保持其原始状态的条件下利用傅里叶变换近红外光谱仪迅速测定了其近红外光谱。近红外光谱变量为原始吸收光谱和一阶微分光谱,分析的土壤参数有土壤水分、有机质和全氮的含量。对于土壤水分,在相关分析的基础上建立了一元线性模型,所采用的波长为1920nm,模型的相关系数达到0.937,模型可以直接用于土壤水分的实时预测。对于有机质和全氮含量建立了多元回归模型,有机质预测模型所采用的波长是1870和1378nm,全氮预测模型所采用的波长则是2262和1888nm。分析结果表明土壤有机质和全氮含量可以利用田间土样的近红外光谱特性进行分析和检测,建立的线性模型是有效的。 展开更多
关键词 近红外光谱 化学计量学 土壤水分值 土壤有机质含量 土壤全氮含量
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基于光谱特征分析的苹果树叶片营养素预测模型构建 被引量:23
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作者 张瑶 郑立华 +4 位作者 李民赞 邓小蕾 王诗丛 张锋 冀荣华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期171-178,共8页
该文旨在利用光谱分析技术建立高精度苹果叶片营养素预测模型,为苹果树的精细管理提供技术支持。在苹果树年度生长周期的坐果期、生理落果期和果实成熟期等重要物候期,采集了180个果树叶片样本并测量了果树叶片在可见光和近红外波段的... 该文旨在利用光谱分析技术建立高精度苹果叶片营养素预测模型,为苹果树的精细管理提供技术支持。在苹果树年度生长周期的坐果期、生理落果期和果实成熟期等重要物候期,采集了180个果树叶片样本并测量了果树叶片在可见光和近红外波段的反射光谱,同时在实验室采用化学方法获取了果树叶片的氮素以及叶绿素含量。对于聚类后样本,分别分析了果树叶片反射光谱以及经小波滤波后的反射光谱与叶绿素以及氮素之间的相关关系,而后利用偏最小二乘和支持向量机(SVM,support vector machine)方法分别建立了果树叶片叶绿素和氮素含量的回归模型。研究发现,随着生长阶段的推进,在可见光处的反射率逐渐升高,在近红外处的反射率逐渐降低,且基于小波滤波反射光谱的营养素SVM回归模型精度最高:建立的叶绿素回归模型,其测定系数R2达到0.9920,均方根误差RMSE为0.0039,验证精度R2达到0.9036,RMSE为0.1979;建立的氮素回归模型,其测定R2和验证R2也达到0.74以上,模型的回归RMSE为0.0554,验证RMSE为0.1215。结果表明,采用支持向量机回归模型可以精确估计果树叶片叶绿素含量,对氮素含量的估计精度也达到了实用化水平。 展开更多
关键词 氮素 叶绿素 光谱分析 苹果树叶片 精细农业
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基于近红外光谱分析的土壤分层氮素含量预测 被引量:35
10
作者 张瑶 李民赞 +1 位作者 郑立华 杨玮 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期121-126,共6页
准确、快速地估测土壤中的氮素含量是推动配方施肥顺利开展的保障。该研究在不同区域随机选取了30个点位,每个点位分别取其表土层(0~30 cm)、心土层(>30~48 cm)以及底土层(>48~60 cm)3个部位进行取样,利用傅里叶型光谱分析... 准确、快速地估测土壤中的氮素含量是推动配方施肥顺利开展的保障。该研究在不同区域随机选取了30个点位,每个点位分别取其表土层(0~30 cm)、心土层(>30~48 cm)以及底土层(>48~60 cm)3个部位进行取样,利用傅里叶型光谱分析仪MATRIX_I测量了土壤样本在近红外区域的吸收光谱,并使用实验室手段测量了土壤样本的水分及氮素含量。分析了不同层次土壤样本的吸收光谱特性,以及土壤水分、氮素不同层次的变化规律。同时对原始光谱吸收率进行一阶微分处理,而后利用微分光谱与土壤全氮含量进行相关性分析,选取反应土壤全氮含量的敏感波段1387、1496、1738、1876、2120以及2316 nm。利用所得敏感波段与土壤氮素含量分别建立多元线性回归模型,BP神经网络预测模型以及基于遗传算法优化的BP神经网络建模。结果显示,基于遗传算法优化的BP神经网络建模,其决定系数为0.883,均方根误差为0.0278 mg/kg。表土层土壤的预测验证结果决定系数为0.716,均方根误差为0.031 mg/kg;心土层土壤的预测验证结果决定系数为0.801,均方根误差为0.030 mg/kg;底土层土壤的预测验证结果决定系数为0.667,均方根误差为0.033 mg/kg。无论是建模精度还是模型在土壤各个层次的预测精度相比于多元线性回归模型和BP神经网络模型相比都有了显著的提高,说明该方法在土壤全氮含量预测过程中具有明显的优势,可应用于实际生产。 展开更多
关键词 土壤 光谱测定 算法 多元线性回归 BP神经网络
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高光谱图像检测马铃薯植株叶绿素含量垂直分布 被引量:36
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作者 孙红 郑涛 +3 位作者 刘宁 程萌 李民赞 Zhang Qin 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期149-156,共8页
为了检测马铃薯作物叶绿素含量,该文按照叶片垂直分布位置采集马铃薯叶片样本的成像高光谱数据,提取并计算了400个划分区域的平均光谱,使用手持式SPAD-502叶绿素仪测定了相应位置的SPAD(soil plant analysis development)值。采用标准... 为了检测马铃薯作物叶绿素含量,该文按照叶片垂直分布位置采集马铃薯叶片样本的成像高光谱数据,提取并计算了400个划分区域的平均光谱,使用手持式SPAD-502叶绿素仪测定了相应位置的SPAD(soil plant analysis development)值。采用标准正态变量校正(standard normal variate,SNV)方法对光谱数据进行预处理,分析了开花期植株自下而上垂直叶位间光谱和叶绿素分布关系,其光谱反射率在382~700 nm区间随叶位的升高反射率增加(上>中>下),在700~1 019 nm范围下叶位反射率高于上部和中部叶位(下>上>中),且SPAD均值依次为36.41、43.11、47.04。分别采用相关系数分析法和随机蛙跳(random frog,RF)算法筛选叶绿素含量敏感波长,并建立偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型。结果如下:基于相关系数分析法筛选的12个敏感波长主要位于530~550和706~708nm范围,建模精度RC2为0.7 588,验证精度RV2为0.5 773;基于random frog算法筛选的11个敏感波长(554.62、560.26、575.04、576.35、595.09、604.7、649.44、731.8、752.78、786.38、789.97 nm),建模精度RC2为0.8 423,验证精度RV2为0.7 676。选取RF-PLS模型计算马铃薯叶片每个像素点的叶绿素含量,绘制不同叶位马铃薯叶片叶绿素含量可视化分布图,结果可反映马铃薯在开花期植株上叶片叶绿素动态响应关系,实现了不同叶位马铃薯叶片叶绿素含量无损检测以及分布可视化表达。 展开更多
关键词 光谱分析 作物 叶绿素 垂直分布 马铃薯作物 随机蛙跳算法 高光谱成像
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基于光谱特征参数的温室番茄叶片叶绿素含量预测 被引量:17
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作者 丁永军 李民赞 +1 位作者 安登奎 李树强 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期244-247,共4页
为了快速、准确估测温室番茄叶片叶绿素含量,提升作物精细管理水平,利用光谱分析技术研究了温室番茄不同生长阶段叶绿素含量和响应光谱的相关性,在幼苗营养生长阶段叶片叶绿素含量呈增长趋势,到移植50天前后达到最大值,在此期间反射光... 为了快速、准确估测温室番茄叶片叶绿素含量,提升作物精细管理水平,利用光谱分析技术研究了温室番茄不同生长阶段叶绿素含量和响应光谱的相关性,在幼苗营养生长阶段叶片叶绿素含量呈增长趋势,到移植50天前后达到最大值,在此期间反射光谱的红边会向红外方向(长波)偏移,同时绿峰向蓝光(短波)方向偏移,绿峰幅值减小。从结果期开始叶绿素含量呈下降趋势,而红边、绿峰及绿峰幅值向相反方向变化。为了定量分析叶绿素含量和叶片反射光谱间的关系,从自定义的68个光谱特征参数中提取了7个能反映叶绿素含量变化的最优参量,并使用逐步回归、岭回归、主成分分量回归和偏最小二乘回归消除了最优参量的多重共线性,建立了叶绿素含量预测模型,其中岭回归模型精度最佳,均方根误差(RMSE)为0.406,决定系数(R2)为0.839。 展开更多
关键词 温室 叶绿素 光谱分析 预测 光谱特征参数 番茄
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基于光谱学原理与小波包分解技术预测苹果树叶片氮素含量 被引量:13
13
作者 张瑶 郑立华 +1 位作者 李民赞 邓小蕾 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期101-108,共8页
为探索不同生理物候期苹果树叶片氮素含量的快速检测方法。分别在果树坐果期、生理落果期和果实成熟期,使用光谱仪测量了果树叶片在可见光和近红外区域的反射光谱,同时在实验室测定了果树叶片的全氮含量。研究首先将实验所得的光谱反射... 为探索不同生理物候期苹果树叶片氮素含量的快速检测方法。分别在果树坐果期、生理落果期和果实成熟期,使用光谱仪测量了果树叶片在可见光和近红外区域的反射光谱,同时在实验室测定了果树叶片的全氮含量。研究首先将实验所得的光谱反射率与氮素含量以果树为单位进行聚类,利用小波包分析技术对每棵果树的光谱信息进行分解,提取出的低频信号和去除高频噪音后的信号分别组成了低频全光谱和去噪全光谱。针对这两个全光谱均实施了主成分分析,利用提取主成分分别建立了果树不同生长阶段的氮素含量多元线性回归模型。对比基于归一化植被指数(NDVI)建立的氮素含量估测模型发现,利用全光谱信息建立的氮素含量预测模型精度更高;在坐果期和果实成熟期,使用去噪全光谱提取的主成分建立的氮素预测模型最优;而在生理落果期,使用低频全光谱提取的主成分建立的模型最优。结果表明,利用小波包分析技术能够有效地提高苹果果树叶片氮素含量的光谱预测能力。 展开更多
关键词 氮素 主成分分析 光谱仪 苹果叶片 小波包分解 NDVI 多元线性回归
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玉米苗期冠层多光谱反射率反演与叶绿素含量诊断 被引量:10
14
作者 文瑶 李民赞 +3 位作者 赵毅 刘豪杰 孙红 陈军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期193-199,共7页
为了探索玉米苗期叶片叶绿素含量指标的快速、非破坏性估测方法,该文运用多光谱图像技术对大田玉米苗期叶绿素含量指标进行快速无损的诊断研究。大田试验中,采用2-CCD多光谱图像采集系统获取大田玉米苗期的冠层多光谱图像,并同步采集漫... 为了探索玉米苗期叶片叶绿素含量指标的快速、非破坏性估测方法,该文运用多光谱图像技术对大田玉米苗期叶绿素含量指标进行快速无损的诊断研究。大田试验中,采用2-CCD多光谱图像采集系统获取大田玉米苗期的冠层多光谱图像,并同步采集漫反射灰度板的多光谱图像。为消除光照对图像采集质量的影响,准确将不同光照条件下的玉米冠层图像数据转换为其叶面反射率数据,标定试验中采用一块4个不同灰度级的满足朗伯面条件漫反射灰度板,建立了叶片光谱反射率同图像灰度值之间的线性反演公式,并与大田试验中漫反射灰度板的多光谱图像建立了玉米冠层图像灰度值的校正公式。对玉米苗期冠层多光谱图像进行处理,提取出玉米冠层B、G、R、NIR(中心波长分别为470,550,620,800 nm)4个波段归一化平均灰度值。通过灰度值的校正公式得到校正后的归一化平均灰度值,由线性公式反演出R、G、B、NIR 4个波段的平均反射率值,并计算4种常见光谱植被指数(RNDVI、RNDGI、RRVI和RDVI),采用最小二乘-支持向量回归(LS-SVR)建立植被指数同叶绿素含量指标的拟合模型。结果表明:植被指数RNDVI、RRVI和RDVI和玉米冠层叶绿素含量指标拟合验证集决定系数R2为0.56,达到了较为理想的拟合结果。证明通过漫反射灰度板对玉米冠层多光谱图像建立反射率反演校正模型的方法是可行的,这一方法为快速无损检测玉米苗期叶绿素含量指标提供了支持。 展开更多
关键词 叶绿素 光谱分析 模型 反射率 反演校正 玉米苗期
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玉米拔节期冠层叶绿素含量多光谱图像检测 被引量:10
15
作者 孙红 赵毅 +4 位作者 张猛 文瑶 李民赞 杨玮 Qin Zhang 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期186-192,共7页
为了探索大田玉米冠层叶片叶绿素指标的快速检测方法。采用自主研发的2-CCD多光谱图像成像系统采集了大田玉米拔节期冠层图像,并同步获取了样本叶绿素含量指标SPAD值。对多光谱图像进行了平滑滤波,并基于HSI颜色空间实现了冠层图像的分... 为了探索大田玉米冠层叶片叶绿素指标的快速检测方法。采用自主研发的2-CCD多光谱图像成像系统采集了大田玉米拔节期冠层图像,并同步获取了样本叶绿素含量指标SPAD值。对多光谱图像进行了平滑滤波,并基于HSI颜色空间实现了冠层图像的分割。提取了玉米冠层可见光(blue(B),green(G),red(R);400~700 nm)和近红外(near-infrared,NIR,760~1 000 nm)4个波段平均灰度值并计算了平均灰度值计算比值植被指数(RVI,ratio vegetation index)、归一化植被指数(NDVI,normalized difference vegetation index)、修改型二次土壤调节植被指数(MSAVI2,modified soil-adjusted vegetation index)等8种常见植被指数作为图像检测参数。分析了这12个检测参数与叶绿素指标之间的相关性,讨论了图像检测参数的多种组合,建立了叶绿素指标的多元线性回归分析(MLRA,multiple linear regression analysis)模型。研究结果表明:R、G、B波段的平均灰度值与叶绿素指标成较高负相关,相关系数分别为-0.73,-0.71和-0.71,植被指数中相关性较好的是NDVI、MSAVI2和RVI,相关系数分别为0.83、0.81和-0.81。基于这6个参数组合建立的叶绿素指标估算模型拟合度最好,其建模集决定系数为0.79,验证集决定系数为0.71,研究结果为无损检测玉米拔节期叶绿素含量提供了支持。 展开更多
关键词 叶绿素 图像处理 模型 多光谱图像 玉米拔节期 植被指数
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玻璃温室环境下番茄叶绿素含量敏感光谱波段提取及估测模型 被引量:12
16
作者 丁永军 张晶晶 +1 位作者 孙红 李修华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期194-199,共6页
为了快速、准确估测番茄叶片叶绿素含量,利用光谱分析技术研究了玻璃温室环境下番茄叶绿素含量敏感光谱波段提取及其估测模型。番茄以基质方式栽培,在结果期使用ASD FieldSpecTM HH型便携式光谱辐射仪采集叶片光谱,并采用752型紫外-可... 为了快速、准确估测番茄叶片叶绿素含量,利用光谱分析技术研究了玻璃温室环境下番茄叶绿素含量敏感光谱波段提取及其估测模型。番茄以基质方式栽培,在结果期使用ASD FieldSpecTM HH型便携式光谱辐射仪采集叶片光谱,并采用752型紫外-可见分光光度计测定其叶绿素含量。从原始光谱、吸光度光谱、一阶微分光谱、去除包络线光谱出发,进行光谱预处理,分析了净化图谱信息、突出作物叶绿素含量光谱特征的有效性。其中,吸光度光谱在可见光部分增强了光谱响应特征,去除包络线光谱和一阶微分光谱均具有较强的蓝光、红光吸收谷和绿光反射峰。又结合波段间自相关分析和多重共线性诊断提取了番茄叶绿素含量敏感光谱波段,原始光谱特征波段为639,672,696,750,768nm;吸光度光谱特征波段为638,663,750,763nm;去包络线光谱特征波段为436,564,591,612,635,683,760nm;一阶微分光谱特征波段为516,559,778nm。最后,应用4种预处理下的番茄叶绿素含量敏感光谱波段分别建立多元线性回归模型,模型精度由高至低分别为去包络线、吸光度、原始、一阶微分,其中去包络线模型校正集决定系数R2c为0.88,验证集决定系数R2v达到0.82,具有较好的预测能力。 展开更多
关键词 番茄 光谱 敏感波段 叶绿素
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基于病斑形状和神经网络的黄瓜病害识别 被引量:59
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作者 贾建楠 吉海彦 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期115-121,共7页
为了研究基于图像处理的黄瓜病害识别方法,试验中采集了黄瓜细菌性角斑病和黄瓜霜霉病叶片进行图像研究。在黄瓜病斑的图像分割方面,尝试了边缘检测法和最大类间方差法进行图像处理。边缘检测法提取出来的病态部位轮廓不是很完整,而利... 为了研究基于图像处理的黄瓜病害识别方法,试验中采集了黄瓜细菌性角斑病和黄瓜霜霉病叶片进行图像研究。在黄瓜病斑的图像分割方面,尝试了边缘检测法和最大类间方差法进行图像处理。边缘检测法提取出来的病态部位轮廓不是很完整,而利用最大类间方差法的图像分割效果较好。试验中提取了10个形状特征,选取黄瓜细菌性角斑病和黄瓜霜霉病叶片的各50个样本,其中每个病害的前30个样本,共计60个样本作为训练样本输入神经网络,对2种黄瓜病害叶片的后20个样本,共计40个样本进行测试,正确识别率达到了100%,说明通过病斑形状和神经网络进行黄瓜细菌性角斑病和黄瓜霜霉病的识别是可行的。 展开更多
关键词 病害 识别 神经网络 病斑形状 黄瓜
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面向异构平台的谷物测产数据采集及实现 被引量:3
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作者 郑立华 郭享 +3 位作者 李民赞 李新成 陈元 肖昌一 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期142-149,共8页
为了实现谷物现场测产系统采集数据并向测产服务系统进行实时传递,以满足各种终端设备对数据的访问需求,采用Web技术开发了谷物测产数据服务系统,实现了工控机、移动终端和服务器等异构平台之间的数据交互和共享。测产数据由装载在现场... 为了实现谷物现场测产系统采集数据并向测产服务系统进行实时传递,以满足各种终端设备对数据的访问需求,采用Web技术开发了谷物测产数据服务系统,实现了工控机、移动终端和服务器等异构平台之间的数据交互和共享。测产数据由装载在现场联合收割机上的工控机实时采集,利用无线通讯技术通过Socket连接服务器进行数据传输,服务器端按照数据交换协议进行数据解析、产量计算、数据存储和可视化。测产数据服务由基于SOAP(simple object access protocol)协议的Web Service接口提供。该文采用GZIP(GNUzip)压缩技术降低测产数据访问服务时的带宽消耗,由数字签名和信息加密技术保障数据安全。测产实践表明,该数据采集和服务平台能够高效地接收处理实时传来的数据进行数据可视化、计算以及数据推送,实现了异构平台之间数据交互和共享。 展开更多
关键词 谷物 Web SERVICE 数据可视化 测产 工控机 SOAP
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玉米冠层平行多目图像匹配方法 被引量:3
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作者 朱景福 李民赞 +1 位作者 张彦娥 赵瑞娇 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期189-193,F0004,共6页
针对一种四通道矩形排列的多光谱相机,开发了一种平行多目成像匹配模型。利用相机拍摄了田间玉米冠层图像,相机的4个通道分别为R(红)、G(绿)、B(蓝)和NIR(近红外),拍摄距离为0.5m左右。分析了玉米冠层图像的特点,提出了一种图像匹配方... 针对一种四通道矩形排列的多光谱相机,开发了一种平行多目成像匹配模型。利用相机拍摄了田间玉米冠层图像,相机的4个通道分别为R(红)、G(绿)、B(蓝)和NIR(近红外),拍摄距离为0.5m左右。分析了玉米冠层图像的特点,提出了一种图像匹配方法。该方法首先选择某一通道图像作为源图像,其他通道图像作为目标图像,源图像中叶片边缘作为源特征点,由该点18个方向的导数作分量构成特征向量。其次在目标图像中搜索相应的目标特征点,若在其中某一区域内的点与源特征点所在边缘方向夹角小于某阈值,将特征向量与源特征向量的距离为最小的点视为匹配的目标特征点,构成特征点对集合。对于该点对集合中每5对不共线特征点构造1个仿射变换,对所有仿射变换取平均值,构成从目标图像到源图像的仿射变换,完成图像匹配。该方法适用于不规则目标物,复杂背景,且目标物在不同通道中变化较大的情况,算法原理简单,实现容易。 展开更多
关键词 图像匹配 特征提取 成像技术 多目成像 玉米冠层
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基于车载式冠层光谱传感器的玉米拔节期叶绿素含量诊断(英文) 被引量:3
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作者 刘豪杰 李民赞 +3 位作者 孙红 赵毅 文瑶 杨玮 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期169-173,共5页
CropspecTM是一种基于735 nm和808 nm的车载式主动作物冠层光谱传感器,能够快速、无损地检测作物氮素营养状态。为了评价其检测精度,针对农大8号和京农科等2种玉米作物品种,使用该检测系统在拔节期采集作物冠层在808nm和735nm波段处的... CropspecTM是一种基于735 nm和808 nm的车载式主动作物冠层光谱传感器,能够快速、无损地检测作物氮素营养状态。为了评价其检测精度,针对农大8号和京农科等2种玉米作物品种,使用该检测系统在拔节期采集作物冠层在808nm和735nm波段处的反射率。然后组合计算了DVI735,NDVI735,PVI735和RDV735等常规的植被指数,并基于RVI735构造了一种新的植被指数MRVI735。通过分析各植被指数与叶绿素含量指标SPAD值之间的相关关系得出:对于农大8号,MRVI735、NDVI735和RVI735与叶绿素含量指标的相关性较好,相关系数分别是:-0.7482、-0.6763和-0.6786,达到强相关水平。对于京农科,NDVI735、MRVI735和RVI735与叶绿素含量指标的相关性较好,相关系数分别是:0.7270、0.7252和0.7245,达到强相关水平。对于2个玉米品种,都分别选取了相关系数最好的一个和两个植被指数为参数,分别建立了一元线性回归模型和二元线性回归模型。农大8号的一元模型和二元模型的R2c分别是0.6052和0.7774,R2v分别是0.5017和0.6911。京农科的一元模型和二元模型的R2c分别是0.5449和0.5626,R2v分别是0.4974和0.4506。结果表明:采用CropspecTM传感器进行拔节期玉米叶绿素含量的快速、无损检测是可行的。该研究为拔节期玉米叶绿素含量的诊断提供了技术支持。 展开更多
关键词 叶绿素 无损检测 光谱分析 CropspecTM 冠层发射率 植被指数:玉米
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