[發明專利]一種遙感監測大面積茶園植株多酚含量的方法及系統

有效

• 申請號: 201610947823.4
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN106500841B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 費騰;涂曄昕
• 申請（專利權）人: 武漢大學;武漢大學蘇州研究院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發明公開了一種遙感監測大面積茶園植株多酚含量的方法及系統，本發明首先將無人機與高光譜傳感器連接在一起，從高空采集高光譜影像，利用車載迷你電腦實現影像的快速存儲。然后對影像進行自動化預處理，包括：輻射校正、圖像篩選、圖像融合、拼接和裁剪。提取影像內茶樹植株，最大的減少枯枝、土壤等背景因素干擾。在建立光譜?茶多酚監測模型前，對光譜進行預處理，消除噪聲和冗余信息，完成大面積茶園多酚含量監測。

技術領域

本發明屬于遙感技術領域，尤其是涉及一種無人機機載高光譜遙感監測大面積茶園植株多酚含量的方法及系統。

背景技術

茶多酚是茶葉中多酚類物質的總稱，是形成茶葉色香味的主要成份之一，也是茶葉中有保健功能的主要成份之一，因其具解毒和抗輻射作用，能有效地阻止放射性物質侵入骨髓。

對茶園植株多酚監測，目前有幾種常見方法，但是這些方法各有優缺點：(1)基于干粉尺度；(2)基于鮮葉尺度；(3)基于冠層尺度。研究表明，基于干粉尺度茶多酚監測，最易于獲得較為理想的監測結果。但要將茶樹葉片摘下，攤青、蒸干并磨粉，最后用高光譜傳感器進行光譜測定，工序繁瑣，對于大面積茶園來說，耗時巨大，且操作困難。基于鮮葉尺度茶多酚監測，由于鮮葉中含有大量水分，將掩蓋葉片中微量元素如多酚的在光譜中的吸收特性，且與方法(1)類似，研究對象是大面積茶園時，工作量巨大?；诠趯映叨鹊牟瓒喾颖O測方法，由于茶樹冠層結構復雜，且受土壤背景因素的影響，模型精度不如(1)和(2)，但對大尺度茶園監測，是較為可行的方法。

當前的利用遙感和光譜技術對冠層茶多酚含量進行監測主要集中在點尺度，即利用手持光譜儀，在茶葉冠層進行光譜測量。隨著高光譜遙感技術的發展，涌現了一批機載和星載高光譜傳感器，如AVIRIS,HyMap,CASI,Hyperion和天宮1號等。利用機載/星載高光譜傳感器能節省大量的數據采集工作的時間，提高數據生產效率。

然而機載/星載高光譜傳感器的缺陷在于更新頻率低、空間分辨率低(空間分辨率>20m)和價格昂貴。茶樹一般采用單行條植法，行距0.5-1.5米，若使用機載/星載傳感器采集高光譜影像，由于空間分辨率大于茶葉行距，單個像元中可能同時包含土地和茶樹兩種地物類型，俗稱混合像元，茶多酚反演精度將被大大降低。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種遙感監測大面積茶園植株多酚含量的方法及系統，實現基于無人機載高光譜成像儀的大面積茶園植株多酚含量監測，提高冠層尺度監測模型的精度和效率。

本發明的方法所采用的技術方案是：一種遙感監測大面積茶園植株多酚含量的方法，包括以下步驟：

步驟1：根據用戶設定的拍照參數，獲取高光譜影像；

步驟2：對獲取的高光譜影像進行圖像預處理；

步驟3：對步驟2中預處理后的影像進行光譜預處理；

步驟4：針對步驟3中預處理后的影像，選擇回歸方法和建模模型，將步驟3中預處理后的影像與樣品茶多酚含量結合，建立遙感監測大面積茶園植株多酚含量模型。

本發明的系統所采用的技術方案是：一種遙感監測大面積茶園植株多酚含量的系統，包括高光譜影像采集模塊、影像預處理模塊、光譜預處理模塊和茶多酚含量監測模塊；

所述高光譜影像采集模塊用于根據用戶設定的拍照參數，獲取高光譜影像；

所述影像預處理模塊用于對獲取的高光譜影像進行圖像預處理；

所述光譜預處理模塊用于對影像預處理模塊預處理后的影像進行光譜預處理；

所述茶多酚含量監測模塊用于針對光譜預處理模塊預處理后的影像，選擇回歸方法，將光譜預處理模塊預處理后的影像與樣品茶多酚含量結合，建立遙感監測大面積茶園植株多酚含量模型。