[發明專利]一種作物光譜信息采集裝置及作物植被指數獲取方法

有效

• 申請號: 201711059669.8
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107991245B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 孫紅;劉豪杰;孫梓淳;張俊逸;王旭;李民贊;鄭立華
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 11002 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種基于作物光譜信息采集裝置獲取生物植被指數的方法，所述作物光譜信息采集裝置包括面陣光譜傳感器和設置在所述面陣光譜傳感器左右兩側的兩個點陣光譜傳感器；所述面陣光譜傳感器，用于采集自身下方的面狀區域內的作物冠層的光譜圖像信息；所述點陣光譜傳感器，用于采集自身正下方的多個點狀區域內的作物冠層的多組反射光信號；其中，每一個點狀區域具有一組反射光信號；所述多個點狀區域位于所述面狀區域內；其特征在于，包括：

S1，根據所述兩個點陣光譜傳感器正下方的多個點狀區域內的作物冠層的多組反射光信號，獲取每一組反射光信號在對應的一個特定波長處的反射率；

S2，根據多組反射光信號在對應的多個特定波長處的反射率，利用插值算法，獲取所述面陣光譜傳感器正下方區域內的作物冠層在所述多個特定波長處的反射率；

S3，將所述面狀區域劃分為三個小區；對于每一小區，根據每一小區內的作物冠層的反射光信號在對應的特定波長處的反射率，獲取第一實際植被指數和第二實際植被指數；

S4，對于每一小區，通過每一小區內的光譜圖像信息，獲取每一小區內的作物覆蓋率參數；并根據所述作物覆蓋率參數，對所述第一實際植被指數和第二實際植被指數進行修正，以獲取第一修正植被指數和第二修正植被指數；

S5，根據每一小區的第一修正植被指數和第二修正植被指數，獲取面狀區域內的第一植被指數和第二植被指數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中的第一實際植被指數NDVI_實和第二實際植被指數NDRE_實，通過以下公式獲取：

其中，R_nir為近紅外光在對應的特定波長處的反射率，R_re為紅邊在對應的特定波長處的反射率，R_r為可見光在對應的特定波長處的反射率。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4具體包括：

S41，對面陣光譜傳感器采集的光譜圖像信息進行濾波平滑處理；

S42，根據經過濾波平滑處理后的光譜圖像信息，基于HIS彩色空間模型的H分量，分割出作物的冠層葉片圖像信息；

S43，根據作物的冠層葉片在近紅外光波段內的反射光的反射灰度級高于土壤背景的反射光的反射灰度級的特征，對所述冠層葉片圖像信息進行二次分割，對經過二次分割的冠層葉片圖像信息進行二值化處理；

S44，根據經過二值化處理后的冠層葉片圖像信息，獲取每一小區內的作物覆蓋率參數；并根據所述作物覆蓋率參數，對所述第一實際植被指數和第二實際植被指數進行修正，以獲取第一修正植被指數和第二修正植被指數。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S44中的每一小區作物覆蓋率參數C，通過以下公式獲取：

其中，L_P為任一小區內冠層葉片像素點數，A_p為任一小區內總像素點數；

所述第一修正植被指數NDVI_修和第二修正植被指數NDRE_修，通過以下公式獲取：

其中，NDVI_實為第一實際植被指數，NDRE_實為第二實際植被指數，NDVI_s為裸土區的第一植被指數，NDRE_s為裸土區的第二植被指數，C為作物覆蓋率參數。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5中所述面狀區域內的第一植被指數NDVI和第二植被指數NDRE，通過以下公式獲取：

NDVI＝K_A·NDVI_A+K_B·NDVI_B+K_C·NDVI_C；

NDRE＝K_A·NDRE_A+K_B·NDRE_B+K_C·NDRE_C；

其中，NDVI_A為第一小區的第一修正植被指數，NDVI_B為第二小區的第一修正植被指數，NDVI_C為第三小區的第一修正植被指數，NDRE_A為第一小區的第二修正植被指數，NDRE_B為第二小區的第二修正植被指數，NDRE_C為第三小區的第二修正植被指數，K_A、K_B、K_C均為加權系數。