[發明專利]基于高光譜的植物生長狀態與土壤含氮量關系的分析方法

在審

• 申請號: 202010583170.2
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111721738A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 李雙;杜建括
• 申請（專利權）人: 陜西理工大學
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/359
• 代理公司: 北京魚爪知識產權代理有限公司 11754
• 代理人: 曹治麗

本發明提供基于高光譜的植物生長狀態與土壤含氮量關系的分析方法，本發明涉及農業檢測領域。本發明的方案：設置多個相同植物的實驗組，分別對多個實驗組施加不同分量的相同氮肥進行種植，分別記錄每個實驗組的植物生長狀態；每個實驗組的土壤通過SOC710VP高光譜成像儀對土壤的成像光譜數據進行采集得到DN值(DigitalNumber)，然后將DN值(DigitalNumber)轉換成反射率；根據每個實驗組施加不同量的氮肥，判斷土壤的含氮量與植物生長狀態的關系，從而得知植物葉片含氮量與土壤含氮量的關系。本發明通過分析土壤含氮量與植物長勢的關系，得到植物生長所需含氮量，可以對植物進行高效率種植。

技術領域

本發明涉及農業檢測領域，具體而言，涉及一種基于高光譜的植物生長狀態與土壤含氮量關系的分析方法。

背景技術

氮素是植物在生長過程中所必需的元素，直接影響植物的長勢和產量。利用高光譜成像技術對土壤氮素含量與植物長勢關系進行反演研究，對于評估植物最優生長氮素需求及精準施肥具有重要意義。

現有技術中，茶樹本身是以收獲芽葉為主的經濟作物，氮對茶樹生長及品質成分有重要的影響，影響著芽葉的生長和發育，沒有人使用光譜技術測定茶樹的葉片氮素光譜信息，氮對茶樹生長及品質成分有重要的影響，影響著芽葉的生長和發育。沒有人將光譜技術用于茶樹施肥指導，以及基于光譜信息分析植物氮素應用與土壤氮含量的關系。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于高光譜的植物生長狀態與土壤含氮量關系的分析方法，通過分析土壤含氮量與植物長勢的關系，得到植物生長所需含氮量，可以對植物進行高效率種植。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種基于高光譜的植物生長狀態與土壤含氮量關系的分析方法，包括以下步驟：

A：設置多個相同植物的實驗組，分別對多個實驗組施加不同分量的相同氮肥進行種植，分別記錄每個實驗組的植物生長狀態；

B：每個實驗組的土壤通過SOC710VP高光譜成像儀對土壤的成像光譜數據進行采集得到DN值，然后將DN值轉換成反射率；

C：反射率進行預處理，通過反射率對土壤的含氮量進行判斷，獲得每個實驗組土壤的含氮量；

D：根據每個實驗組施加不同量的氮肥，判斷土壤的含氮量與植物生長狀態的關系。

在本發明的一些實施例中，上述步驟B中植物數據進行采集前進行黑白校正：

其中，I：原始采集圖像，B：全黑標定圖像，W：全白反射標定圖像，r：校正后的圖像。

在本發明的一些實施例中，上述步驟B中圖像采集過程在暗箱中進行。

在本發明的一些實施例中，上述步驟B中對成像光譜數據進行采集時使用雙15W鹵素燈作為光源。

在本發明的一些實施例中，上述步驟B中SOC710VP高光譜成像儀對反射率進行標準化。

在本發明的一些實施例中，上述反射率標準化包括幾何定標和輻射定標；

所述幾何定標：對圖像幾何特征進行校正，還原真實情況；

所述輻射定標：消除圖像數據輻射亮度中的各類失真過程，對遙感圖像的輻射度進行校準，實現定量遙感。

在本發明的一些實施例中，上述步驟C中對反射率進行一階微分：

其中，R：反射率；FDR_i：反射率的一階微分；i：反射率對應波長位置；λ：反射率對應波長。

在本發明的一些實施例中，上述步驟C中對反射率進行多元散射校正。