[發明專利]一種基于可見光圖像融合值的作物氮素營養檢測方法

有效

• 申請號: 201611175767.3
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106841051B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 王遠;施衛明;王德建
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京土壤研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G06T7/90
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

1.一種基于可見光圖像融合值的作物氮素營養檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A.針對分別對應預設不同氮素營養的各個作物種植區，基于實測作物冠層圖像的綠度值和覆蓋度值，構建以覆蓋度值為變量，綠度值為因變量的臨界氮稀釋模型；同時，實測獲得待測作物的作物葉片氮濃度或SPAD值；

步驟B.實測獲得待測作物冠層圖像的綠度值和覆蓋度值，該綠度值作為待測作物冠層的綠度實測值；并根據該覆蓋度值，通過臨界氮稀釋模型，計算獲得綠度值，作為待測作物冠層的綠度計算值；

步驟C.獲得待測作物冠層的綠度實測值與綠度計算值的比值，作為待測作物氮營養指數NNI；

步驟D.根據待測作物冠層綠度實測值與作物葉片氮濃度或SPAD值的關系，分情況針對待測作物氮營養指數NNI進行分析，獲得待測作物氮營養狀況；

其中，由作物冠層圖像實測獲得綠度值，包括如下步驟：

步驟X01.實測獲得作物的作物葉片氮濃度或SPAD值，同時將作物冠層圖像更新轉換為預設指定顏色空間的作物冠層圖像；

步驟X02.提取作物冠層圖像中冠層各像素點的顏色基本值，并獲得對應各通道顏色的平均值，進而獲得各通道顏色平均值相互間的比值；

步驟X03.將作物冠層圖像對應預設指定顏色空間各通道顏色平均值相互間的比值，以及作物冠層圖像對應RGB顏色空間中各通道顏色的標準化值，構成作物冠層圖像的多種顏色特征參數；

步驟X04.針對作物冠層圖像的多種顏色特征參數，選擇與作物葉片氮濃度或SPAD值呈線性關系的一種顏色特征參數，作為該作物冠層圖像的綠度值。

2.根據權利要求1所述一種基于可見光圖像融合值的作物氮素營養檢測方法，其特征在于，所述步驟A，包括如下步驟：

步驟A01.針對分別對應預設至少4個不同氮素營養水平的作物種植區，按預設第一周期時長，在各個周期采集時刻，分別采集各個作物種植區中作物的冠層圖像；

步驟A02.分別針對各周期采集時刻所采集到的各幅冠層圖像，實測獲得冠層圖像中的綠度值和覆蓋度值；

步驟A03.分別針對各個周期采集時刻，針對周期采集時刻內所采集各幅冠層圖像的覆蓋度值進行方差分析，并根據方差分析結果，將彼此覆蓋度波動范圍處于閾值內的各幅冠層圖像劃為一組，實現針對周期采集時刻內所采集各幅冠層圖像的分組；

步驟A04.分別針對各個周期采集時刻，針對周期采集時刻內最大覆蓋度劃分所對應的冠層圖像分組，選擇該冠層圖像分組內最小綠度值所對應的冠層圖像，并將該冠層圖像的綠度值和覆蓋度值分別作為該周期采集時刻內臨界綠度值和臨界覆蓋度值；

步驟A05.以臨界覆蓋度值為變量，臨界綠度值為因變量，針對各個周期采集時刻分別所對應的臨界綠度值和臨界覆蓋度值進行擬合，獲得臨界氮稀釋模型。

3.根據權利要求2所述一種基于可見光圖像融合值的作物氮素營養檢測方法，其特征在于，所述步驟A05中，以臨界覆蓋度值為變量，臨界綠度值為因變量，針對各個周期采集時刻分別所對應的臨界綠度值和臨界覆蓋度值，采用異速生長曲線函數進行擬合，獲得臨界氮稀釋模型。

4.根據權利要求1所述一種基于可見光圖像融合值的作物氮素營養檢測方法，其特征在于，所述步驟D包括如下步驟：

步驟D01.判斷待測作物冠層綠度實測值與作物葉片氮濃度或SPAD值的關系，若待測作物綠度實測值變化與作物葉片氮濃度或SPAD值成正線性相關，則進入步驟D02；若待測作物綠度實測值變化與作物葉片氮濃度或SPAD值成負線性相關，則進入步驟D03；

步驟D02.若NNI>1時，則判斷待測作物處于氮素供應過量狀態；若NNI＝1時，則判斷待測作物處于最佳氮素供應狀態；若NNI<1時，則判斷待測作物處于氮素虧缺狀態；

步驟D03.若NNI<1時，則判斷待測作物處于氮素供應過量狀態；若NNI＝1時，則判斷待測作物處于最佳氮素供應狀態；若NNI>1時，則判斷待測作物處于氮素虧缺狀態。

5.根據權利要求 1所述一種基于可見光圖像融合值的作物氮素營養檢測方法，其特征在于，所述步驟X01中，將作物冠層圖像更新轉換為預設指定顏色空間的作物冠層圖像，其中，預設指定顏色空間為CIE L^*a^*b^*、LUV、RGB或HSV中的任意一種。