[發(fā)明專利]一種基于光譜校正的車載植物養(yǎng)分光譜檢測儀

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010922275.6
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112129725A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶鵬程;張慧;何勇;王錚
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);西部電子商務(wù)股份有限公司
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/01
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 陳升華

本發(fā)明公開一種基于光譜校正的車載植物養(yǎng)分光譜檢測儀，包括移動小車，安裝在移動小車上的光譜儀、供電裝置、電動云臺和光譜校正模塊；所述光譜儀包括一檢測探頭，檢測探頭安裝在電動云臺，所述電動云臺可以水平面及垂直面進行轉(zhuǎn)動；所述電動云臺設(shè)置在三維的移動平臺上，所述移動平臺固定于移動小車。本發(fā)明可在對田間作物的管理中，實現(xiàn)快速在線對植物多種養(yǎng)分的檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明植物養(yǎng)分檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于光譜校正的車載植物養(yǎng)分光譜檢測儀。

背景技術(shù)

在作物種植中，作物響應(yīng)的信息處理需要滿足快速、實時的要求，達到監(jiān)測植物生長發(fā)育狀況，從而科學(xué)指導(dǎo)栽培、施肥管理工作，確保作物長勢良好，提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量，對實踐精準農(nóng)業(yè)和林業(yè)具有重要的意義。而傳統(tǒng)的檢測技術(shù)通常需要在實驗室中進行生化檢測和分析，雖然這種方法對化學(xué)物質(zhì)的檢測更為準確。但也存在許多不足，如成本高、耗時費力、操作復(fù)雜、使用化學(xué)試劑容易污染環(huán)境等。以葉綠素檢測為例，傳統(tǒng)的葉綠素含量檢測方法是分析化學(xué)方法，即將葉片采集到實驗室，經(jīng)過化學(xué)溶劑提取，再在分光光度計上測定其提取液在兩個特定波長處的吸光度，根據(jù)公式計算出葉綠素的含量。該方法測量精度高,但操作繁瑣、費時費力，且取樣時對植株有損傷，無法滿足現(xiàn)場快速無損的檢測要求。

利用光譜學(xué)及其成像技術(shù)，可以快速、無損、準確地獲取作物生理和營養(yǎng)信息，間接預(yù)測作物產(chǎn)量，監(jiān)測作物生長和脅迫響應(yīng)，有助于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精確化、數(shù)字化、信息化和智能化管理。目前，多種光譜技術(shù)例如近紅外光譜檢測法、高光譜檢測法、熒光檢測法等已廣泛應(yīng)用于植物養(yǎng)分檢測研究。田間測量與實驗室測量存在著很大的區(qū)別，要求儀器是可移動便攜式的，小型手持式光譜儀可以很好地滿足可移動便攜的要求，但是因其體積重量等限制難以實現(xiàn)對環(huán)境造成的干擾進行校正，同時測量精度較低，同時人手持也容易出現(xiàn)焦慮改變導(dǎo)致結(jié)果不準確，因此需要對現(xiàn)有的大田植物養(yǎng)分光譜檢測方式進一步的改進。車載擴展了光譜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，車載也可以更好地完善手持光譜儀所存在的測量精度問題，車載條件下可以更好地控制光譜儀檢測位點，可以進一步增加環(huán)境監(jiān)測傳感器從而對環(huán)境造成的干擾進行校正，也可以避免由于人手動操作導(dǎo)致的手持光譜儀測量結(jié)果不準確。因此，基于光校正及頻率校正的車載式植物養(yǎng)分光譜檢測儀在快速實時獲取大田種植作物生理及養(yǎng)分信息上具有很大的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于光譜校正的集成式車載植物養(yǎng)分光譜檢測儀，可在對田間作物的管理中，實現(xiàn)快速在線對植物多種養(yǎng)分的檢測。

本發(fā)明利用車載光譜技術(shù)快速、無損、有效對植物養(yǎng)分進行檢測分析。首先建立好植物多種養(yǎng)分的光譜分析模型，田間檢測時調(diào)整導(dǎo)軌將檢測探頭移動到合適位置，利用電動云平臺調(diào)整探頭角度，使其對準所要檢測的葉片，同時檢測探頭上搭載的微型激光測距儀記錄此時距離葉片的距離。獲取植物葉片反射光譜的同時利用光照傳感器獲取對應(yīng)的環(huán)境光照狀況，上傳到處理器中，利用快速傅里葉變化對光譜進行校正，校正后的光譜利用已經(jīng)建好的模型進行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果輸出到顯示器上，此時便獲得了所測葉片的養(yǎng)分信息。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

一種基于光譜校正的車載植物養(yǎng)分光譜檢測儀，包括移動小車，安裝在移動小車上的光譜儀、供電裝置、電動云臺和光譜校正模塊；

所述光譜儀包括一檢測探頭，檢測探頭安裝在電動云臺，所述電動云臺可以水平面及垂直面進行轉(zhuǎn)動；

所述電動云臺設(shè)置在三維的移動平臺上，所述移動平臺固定于移動小車。

優(yōu)選的，所述移動平臺的驅(qū)動機構(gòu)包括左右移動組件、上下移動組件和前后移動組件，共同配合組成三維驅(qū)動機構(gòu)。

優(yōu)選的，所述左右移動組件、上下移動組件和前后移動組件的結(jié)構(gòu)相同，均包括導(dǎo)軌、滑塊和控制器，控制器驅(qū)動滑塊沿導(dǎo)軌運動，實現(xiàn)單軸方向的移動。

優(yōu)選的，所述光譜儀的檢測探頭上安裝有激光測距儀，用于獲取探頭到葉片的距離。