[發明專利]一種基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統

有效

• 申請號: 201710860320.8
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107782259B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 陳云坪;王培丞;童玲;田雨;高鑫宜;鐘傳琦;梁家銘;楊玥;黃佳
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28;H04W4/38;G08C17/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平;陳靚靚

本發明公開了一種基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統，其前端節點用于拍攝冠層圖像，并根據冠層圖像計算得到葉面積指數，發送給采集節點，采集節點用于將前端節點發送的葉面積指數通過無線傳感器網絡轉發給匯聚節點，匯聚節點將接收的葉面積指數轉發至上位機，上位機接收葉面積指數存儲，并提供查詢接口供工作人員查詢。本發明基于無線傳感器網絡，使葉面積指數測試系統更加靈活高效。

技術領域

本發明屬于葉面積指數(Leaf Area Index，簡稱LAI)測量技術領域，更為具體地講，涉及一種基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統。

背景技術

植被是陸表生態系統的重要組成成分，而葉片則是植被與外界進行相互作用的一個重要器官，葉面積指數作為作物群體結構重要的特征參數，能夠定量描述植被進行光合作用、呼吸作用、蒸騰作用，在環境、氣候、生態、農業等領域被廣泛應用，其定義為單位地表面積上植被冠層葉面積的一半。

對于葉面積指數的測量方法，可分為直接測量和間接測量。直接測量的方式是直接針對葉片的表面積進行測量，測量結果的可靠性可以保障，但是測量的時間代價和成本代價往往較高。間接測量與直接測量不同，間接測量并不直接關注葉片本身的面積長寬數據，而是通過測量與葉片相關的其他參數來推斷出葉片的面積。

間接測量目前有5種方法，分別是點接觸法、消光系數法、經驗公式法、遙感圖像法、光學儀器法。其中光學儀器法包括基于圖像測量法如CI-100和輻射測量法如LAI2000。但傳統間接測量方式對某些危險環境或者需要持續檢測的情況卻不太適用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統，基于無線傳感器網絡，使葉面積指數測試系統更加靈活高效。

為實現上述發明目的，本發明基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統包括前端節點、采集節點、匯聚節點和上位機，其中：

前端節點用于拍攝冠層圖像，并根據冠層圖像計算得到葉面積指數，發送給采集節點；

采集節點用于將前端節點發送的葉面積指數通過無線傳感器網絡轉發給匯聚節點；

匯聚節點將接收的葉面積指數轉發至上位機；

上位機在接收到葉面積指數后，將其存入數據庫中，并提供查詢接口供工作人員查詢。

本發明基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統，其前端節點用于拍攝冠層圖像，并根據冠層圖像計算得到葉面積指數，發送給采集節點，采集節點用于將前端節點發送的葉面積指數通過無線傳感器網絡轉發給匯聚節點，匯聚節點將接收的葉面積指數轉發至上位機，上位機接收葉面積指數存儲，并提供查詢接口供工作人員查詢。

本發明具有以下技術效果：

(1)通過采用無線傳感器網絡，可以實現研究區域的葉面積指數自動獲取，解決使用者每次去實地使用冠層分析儀獲取葉面積指數的不便，通過對冠層圖像處理算法的改進可以進一步解決通過遙感圖像法反演葉面積指數時獲取圖像成本高的問題；

(2)通過采用無線傳感器網絡，可以實現研究區域內多組數據同時獲取，解決了人工測量僅能在同一時刻獲取一組數據的問題；

(3)本發明通過提取57.5度環得到成像區域，然后采用藍色分量進行成像區域的灰度化，可以降低光線、地形等造成的影響，同時也解決了拍攝圖像有部分缺失數據不能使用單角度法估算葉面積指數的問題；

(4)在前端節點直接計算葉面積指數再通過采集節點上傳，有效解決了傳統方法中采用一個器件拍攝圖像后直接處理圖像的方法對設備要求高，所需裝置昂貴的問題，同時相較于需要上傳圖像然后在PC機上處理計算葉面積指數的方法而言具有更高的效率。

附圖說明