[發明專利]一種植物秧苗養分盈虧狀態識別方法及光譜檢測系統

有效

• 申請號: 201811435095.4
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109632688B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李翠玲;王秀;姜凱;王松林;宋健
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/359
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種植物秧苗養分盈虧狀態識別方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1，在植物秧苗播種或生長過程中添加不同數量或配比的肥料，使植物秧苗生長呈現不同的養分盈虧狀態；

S2，在秧苗生長過程中，采集植物秧苗子葉的近紅外光譜；

S3，對近紅外光譜數據進行處理，獲取植物秧苗子葉的紅邊位置信息；

S4，根據植物秧苗子葉的紅邊位置信息獲得不同養分盈虧狀態下植物秧苗子葉的紅邊位置分布；

S5，在植物秧苗子葉的紅邊位置分布中找到區分植物秧苗養分盈虧狀態的分界點；

步驟S2具體包括以下步驟：

S21，使光譜檢測系統預熱15分鐘，使光源和光譜儀處于穩定的工作狀態；

S22，光譜儀采集標準參考白板的光譜信息；

S23，切斷光源單元，光譜儀采集暗環境的光譜信息；

S24，連通光源單元，光譜儀采集植物秧苗子葉的反射光譜信息；

S25，光譜儀自動對植物秧苗子葉的反射光譜進行白參考校準和黑參考校準；

在步驟S25中，光譜儀對植物秧苗子葉的反射光譜進行白參考校準和黑參考校準的參照公式為

其中，R_λ表示植物秧苗子葉在標段λ處的反射率；S_λ表示植物秧苗子葉在標段λ處的反射光強度；B_λ表示暗環境在標段λ處的反射光強度；W_λ表示參考白板在標段λ處的反射光強度；

步驟S3具體包括以下步驟：

S31，對反射光譜進行一階微分處理，得到一階微分光譜，一階微分處理的近似計算公式為

其中,λ_i為波段i的波長值；ρ(λ_i)為波長λ_i的光譜反射率值；ρ′(λ_i)為波段i的一階微分值；

S32，從一階微分光譜的數據中提取680～750nm區間一階微分光譜的最大值所對應的波長作為紅邊位置信息。

2.根據權利要求1所述的植物秧苗養分盈虧狀態識別方法，其特征在于：步驟S1具體包括以下步驟：

S11，將肥料溶于水，噴灑入定量的混合基質中，攪拌后裝入穴盤；

S12，植物種子經55℃～60℃的熱水浸種消毒并催芽后，精播于穴盤中，每穴一粒，放于溫室內培養。

3.根據權利要求1所述的植物秧苗養分盈虧狀態識別方法，其特征在于：在步驟S5中，所述植物秧苗養分盈虧狀態的分界點的紅邊位置在705～712nm，當植物秧苗子葉的紅邊位置小于705nm時，植物秧苗養分虧缺，當植物秧苗子葉的紅邊位置大于712nm時，植物秧苗養分盈余。

4.一種采用權利要求1至3任一所述的植物秧苗養分盈虧狀態識別方法的光譜檢測系統，其特征在于：包括光源單元、光譜儀、數據處理單元和暗箱，所述光源單元和所述光譜儀均設置于所述暗箱內，所述光譜儀與所述光源單元連接，所述數據處理單元與所述光譜儀連接，所述光譜儀的探測波長范圍包含680～750nm。

5.根據權利要求4所述的光譜檢測系統，其特征在于：所述光源單元包括光源、光纖和衰減器，所述光纖一端與所述光源連接，另一端通過支架懸掛固定于所述暗箱內，所述衰減器設置于所述光纖上，所述光譜儀與所述光纖連接。