基于機(jī)器視覺技術(shù)的作物冠層養(yǎng)分測(cè)量儀的研發(fā).pdf

1、化肥的過度施用，不僅造成了大量的浪費(fèi)，提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)成本，還造成了大量的環(huán)境污染和水土流失，非常不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了解決這一問題，就需要進(jìn)入精細(xì)農(nóng)業(yè)的思想，對(duì)大田里的農(nóng)作物實(shí)現(xiàn)區(qū)別對(duì)待，按需施肥。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)首先必須要實(shí)現(xiàn)田間的作物氮素水平快速無損檢測(cè)?；谶@一需求，本研究開發(fā)出了一種利用機(jī)器視覺技術(shù)能夠?qū)μ镩g作物冠層的SPAD值進(jìn)行快速檢測(cè)的儀器。具體的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)利用作物冠層在近紅外波段的反射率

2、要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于土壤背景在近紅外波段的反射率這一特性，制作了一塊參照板，使得板上參照色塊的近紅外反射率位于土壤和冠層之間。將作物冠層在近紅外波段下的圖像灰度化之后，將參照板的灰度值作為閾值，很好的將作物冠層和土壤背景進(jìn)行了分離。
　　(2)根據(jù)物體的反射率和圖像中表示物體像素的灰度值和獲取圖像時(shí)環(huán)境光的強(qiáng)度都成一次線性正相關(guān)關(guān)系這一原理。在參照板上用四種不同的顏色拉開了一個(gè)反射率的梯度。并且利用這一梯度建立了反射率和灰度值之間線性模型。

3、成功消除了環(huán)境光對(duì)作物冠層反射率計(jì)算的影響。
　　(3)利用建立的反射率和灰度值動(dòng)態(tài)線性模型，通過求出圖像中作物冠層的平均灰度值從而求得了作物冠層在綠色波段和近紅外波段的反射率，進(jìn)而求得作物冠層的GNDVI值。用SPAD-502葉綠素計(jì)測(cè)量得到的冠層SPAD值。本研究分別對(duì)尖椒和茶樹樣本進(jìn)行了取樣，測(cè)量了其GNDVI值和冠層SPAD值并進(jìn)行了擬合，得到尖椒冠層的模型為SPAD=116.72GNDVI-29.066其決定系數(shù)(R2)

4、為0.8768。茶樹冠層模型為SPAD=88.81GNDVI-11.32其決定系數(shù)(R2)為0.7396。兩者的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)同樣取得了良好的效果。說明該儀器的測(cè)量精度能夠滿足實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。此外該儀器不僅適用與一種作物，而且有著適用與多種作物的潛能。
　　(4)本研究對(duì)尖椒和茶樹樣本進(jìn)行了混合建模，得到的模型為SPAD=104.17GNDVI-20.896其決定系數(shù)(R2)為0.7945。有良好的效果。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也顯示誤差在允