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针对水稻氮素营养实时检测的问题,设计了一种基于嵌入式技术的利用水稻叶片颜色特征进行氮素营养水平检测的系统。首先提取不同氮素营养水平下的水稻样本叶片图像的RGB颜色特征,并对各颜色特征值与水稻全株含氮量进行相关性分析。其中颜色特征G和2G-R-B分量的相关性高于其它,分别为-0.761 1和-0.742 1,进一步对叶片不同位置的G和2G-R-B分量与全株含氮量进行相关性分析得出叶片中部2G-R-B分量与全株含氮量间相关性最高,达0.765 6。以此为依据,结合Open CV图像处理技术和Qt4.5跨平台用户界面框架技术,最终实现系统的嵌入式设计。针对设定样本检测结果表明,系统对各营养水平稻株识别准确率均超过90%,且具有良好实时性与便携性,能够满足水稻氮素营养水平实时检测需要。 相似文献
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基于光谱和形状特征的水稻扫描叶片氮素营养诊断 总被引：7，自引：0，他引：7
使用扫描仪获取水稻叶片图像,综合运用数字图像处理技术、参数优选和分类方法,研究了不同氮素水平水稻叶片的光谱和形状特征,并进行了氮营养的诊断与识别。研究利用面向对象的分类方法提取叶尖部位的黄化面积比例,指数回归分析结果显示此参数与叶片氮含量具有很高的相关性(R2=0.863)。提取整叶和叶尖的颜色参数并分别与叶片氮含量进行指数回归分析,发现叶尖部位的颜色特征能更好地反映叶片的氮素营养状况。采用CfsSubsetEval和Scatter search相结合方法对特征进行约简与优化,根据选择结果结合支持向量机方法进行模式识别。精度检验结果显示该方法对缺氮和正常叶片的正确识别率较高,随氮素水平的升高,正确识别率降低,对过量水平的正确识别率较低,叶面积在缺氮和正常模式下能对识别起到很好的辅助作用。 相似文献
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基于高光谱的抽穗期寒地水稻叶片氮素预测模型 总被引：3，自引：0，他引：3
为快速、无损地监测水稻叶片氮素营养状况,开展了基于高光谱成像技术的抽穗期寒地水稻叶片氮素预测模型的研究。以不同施氮水平的寒地水稻叶片为研究对象,采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)和分段主成分分析(segmented principal components analysis,SPCA)方法选择水稻叶片的高光谱特征波段,SPCA方法降维后结合相关分析(correlation analysis,CA)构建特征光谱参量,并建立基于全波段高光谱数据、SPA特征波段及SPCA特征光谱参量的多种回归分析模型且对模型进行检验和筛选。研究结果表明:在校正集决定系数RC2上,基于多元逐步回归分析(multiple stepwise regression analysis,MSRA)的全波段模型较好,RC2=0.9 6 4,校正集均方根误差RMSEC=0.083;RP2为0.961,RMSEP为0.050。该研究结果为快速检测水稻叶片氮素含量及水稻生长期间精确施肥管理提供了技术支撑和理论依据。 相似文献
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农业喷雾对象的识别和定位是农业自动化喷雾机械研究中的核心技术之一。对病虫害甘蓝进行精准喷洒农药,实现病虫害准确自动识别成为关键。为此,利用机器视觉的欧氏距离甘蓝夜蛾虫害自动识别检测系统,结合由Qualityspec光谱仪组成的光谱成像系统,对甘蓝正常叶片和遭受甘蓝夜蛾虫害的甘蓝叶片的颜色特征和光谱特征进行分析,并采用机器视觉分割阈值选取中的Otsu算法和自适应波段选择方法提取出了颜色差异的最佳几何阈值和两种叶片的特征波段。试验结果表明:综合机器视觉和光谱技术能够实现甘蓝夜蛾虫害的自动且准确的识别,准确率可达94%。因此,建立机器视觉和光谱技术综合识别体系,可为农作物病虫害自动防治喷雾机器人的研制奠定基础,以达到农作物病虫害实时识别和及时治理的目的。 相似文献
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基于机器视觉的棉花氮素营养诊断系统设计与试验 总被引：5，自引：0，他引：5
采用数码相机和CCD数字摄像头为图像监测设备,融合机器视觉技术,集成数字图像处理技术、农业物联网技术、Web远程控制技术、信息传输服务技术和数据库管理技术等构建了远程服务系统平台。通过2年试验对棉花的生长状况进行实时跟踪监测,获取其冠层图像,运用数字图像处理技术对棉花群体冠层图像进行分割,筛选棉花长势监测与氮素营养诊断反应敏感的特征颜色参数覆盖度,构建了覆盖度与棉花地上部总含氮量间的关系模型。研究结果表明,覆盖度与棉花地上部总含氮量间指数函数模型相关性最高,其决定系数为0.978,根均方差为1.479 g/m~2。依据棉花覆盖度与氮素营养诊断的最佳模型,搭建了棉花长势长相监测中心(田间监测)、网络信息服务控制中心(服务器)、图像分析与数据处理中心、决策诊断与评价中心以及用户浏览中心,形成一个大型环式"一网三层五中心"棉花监测管理诊断体系,初步实现对棉花生长信息和氮素营养状况快速准确的监测与诊断。 相似文献
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分蘖期旱涝交替胁迫对水稻叶片性状的影响 总被引：3，自引：1，他引：2
采用盆栽试验,设置2个旱涝交替胁迫处理(旱-涝-旱连续胁迫,其中涝为保持水深10 cm;轻旱(T-LD)和重旱(T-HD)),并以常规灌溉(CK)为对照,研究了分蘖期旱涝交替胁迫对水稻叶片含水率、叶面积、叶倾角和不同叶位叶片形状的影响。结果表明,水稻分蘖期受旱后叶片含水率降低,且胁迫程度越大叶片含水率越低;分蘖期旱涝交替胁迫抑制水稻叶片的叶面积增加,在后期复水后叶面积仍处于较低水平(T-LD、T-HD处理仅为CK的42.43%、53.90%),但黄熟期T-HD处理叶片比叶质量比CK低1.01%。旱涝交替胁迫下水稻上层叶倾角表现出大于CK的趋势,在抽穗开花期,水稻剑叶和倒二叶生长迅速。 相似文献
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基于组合色彩特征的苹果树叶片各生长期氮含量预测 总被引：1，自引：0，他引：1
为精准预测开花期、幼果期和果实膨大期苹果树叶片的氮含量,提出一种基于组合色彩特征的苹果树叶片氮含量预测模型。首先,获取苹果树叶片图像并提取R、G、B单色分量及14种色彩组合参数共计17种色彩特征,通过主成分分析提取不同时期苹果树叶片氮含量关键影响因子,消除原始变量之间的相关性,降低模型输入向量维度;其次,对建立的PCA-SVM、PCA-BP、PCA-ELM预测模型在不同时期对苹果树叶片氮含量预测效果与精度进行对比,得到不同时期最佳的预测模型;最后,利用最佳预测模型对不同时期苹果树叶片氮含量进行预测,并通过自适应遗传算法对最佳预测模型参数进行优化。试验结果表明：在不同生长时期,PCA-SVM模型的预测精度均高于PCA-BP、PCA-ELM模型;优化后PCA-SVM预测模型在开花期、幼果期和果实膨大期的平均绝对误差分别为0.640、0.558、0.544g/kg,平均绝对百分误差分别为0.057、0.050、0.064g/kg,均方根误差分别为0.800、0.747、0.737g/kg,优于优化前预测模型。该模型具有良好的预测性能和泛化能力,可以为果园精准施肥管理、提升果品品质、避免资源浪费和环境污染提供理论依据。 相似文献
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高光谱成像技术的玉米叶片氮含量检测模型 总被引：2，自引：0，他引：2
应用高光谱成像技术,实现了玉米拔节期叶片氮含量的检测。提取出240个叶片样本的平均光谱反射率数据(400~1 000nm),对原始数据分别进行3种预处理(1stDer、2ndDer、SNV),建立了4种预测模型,包括基于幅值参数(Dλr、Dλy、Dλb)的多种回归模型、全光谱PLS模型、基于连续投影算法(SPA)的PLS模型及基于主成分分析法(PCA)的PLS模型。建模结果显示:基于PCA的PLS模型预测精度最低;全光谱的PLS模型Rc2和RP2分别为0.967、0.821;基于SPA算法的PLS模型R_c~2、R_P~2分别为0.944、0.749,与全光谱的PLS模型预测精度相当,而自变量个数减少了95.07%。基于幅值参数的多元回归模型其预测结果虽与基于全光谱的PLS模型有些许差距,但模型简单,运算量最小,适用于对精度要求不高的场合。 相似文献
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基质栽培番茄临界氮浓度和氮营养指数研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为了确定番茄的需氮量以及利用氮营养指数估测番茄氮盈亏水平的可行性,分别建立了基质栽培番茄临界氮浓度、氮营养指数和氮亏缺模型,为番茄精确施肥提供理论依据。采用基质栽培番茄,营养液氮素形态设置3个硝铵比为100∶0、75∶25和50∶50,标记为N100、N75+A25和N50+A50;氮素水平设置为Hoagland氮浓度(15mmol/L)的1/4、1/2和3/4。实验采用完全随机区组设计,共9个处理,每个处理15个重复。分别构建了不同氮源下番茄地上部生物量的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明,不同氮源处理番茄临界氮浓度和地上最大生物量间均符合幂指数关系,不同氮源模型间存在一定差异,参数ac(ac为地上部生物量为1g/株时的临界氮浓度)差异表明对于相同的地上部生物量,N75+A25处理番茄的氮累积能力高于N100和N50+A50;b值(b为曲线斜率)不同说明N75+A25处理植株衰老缓慢,叶氮浓度下降较N100和N50+A50慢,因而其曲线斜率低。基于临界氮浓度的氮营养指数(NNI)和氮亏缺模型Nand对番茄的适宜氮源和浓度诊断结果一致,均以N75+A25(1/2)s为最佳施氮组合。根据模型推算的NNI与相对地上部生物量、相对氮累积量和相对产量均呈显著相关性。临界氮稀释模型具有明确的生物学意义,该模型得出的分析结果是合适和可靠的。 相似文献
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基于叶面叶绿素分布特征的黄瓜叶片氮钾元素亏缺诊断 总被引：1，自引：0，他引：1
利用高光谱图像技术无损表征黄瓜叶片的叶绿素分布特征,并将其作为N、K元素亏缺诊断依据。采集黄瓜叶片的高光谱图像数据,利用高效液相色谱法分析黄瓜叶片的叶绿素含量,利用遗传算法建立叶片高光谱图像信号与叶绿素含量的对应关系,进而实现黄瓜叶片叶绿素分布图的无损检测。与对照组叶片的叶绿素分布图相比,缺N叶片主要表现为叶片中心区域叶绿素含量偏低,而缺K叶片主要表现为叶片边缘的局部区域叶绿素含量偏低。据此分别提取缺N、缺K叶片及对照组叶片的叶绿素及其分布特征(叶片中心区域所有像素点的叶绿素含量均值、叶片边缘区域叶绿素含量偏低的像素点数量),并借助提取的特征参数建立了N、K元素亏缺诊断方法,其正确诊断率为95%。研究结果表明,叶绿素叶面分布特征可有效实现黄瓜植株N、K元素的亏缺诊断。 相似文献
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《灌溉排水学报》2019,(Z1)
氮素是影响作物生长发育和产量的重要因素。【目的】研究氮素对缓解冬小麦盐分胁迫的作用。【方法】通过盆栽实验,分别设置土壤含盐量为4、6、8 g/kg(轻度S0、中度S1、重度S2),施氮量为150、200和250 kg/hm~2(低氮N150、中氮N200、高氮N250),进行正交试验,共9个处理,分析了相同盐分胁迫下不同施氮量对冬小麦株高、叶面积指数(LAI)、SPAD值、干物质及千粒质量的影响。【结果】S2处理中株高呈:N200>N250>N150,成熟期时N200较N150高出9.53 cm;S0、S1和S2处理的叶面积指数均呈:N250>N200>N150,且不同施氮量下差异显著;S0处理的千粒质量呈:N200>N250>N150,S1和S2处理的千粒质量呈N250>N200>N150,N250比N150分别增长了11.64%和52.61%。【结论】适宜的土壤施氮量可以缓解盐胁迫对冬小麦株高、叶面积及千粒质量的影响,其中缓解盐胁迫叶面积的作用较为显著。S0下最佳施氮量为200 kg/hm~2,S1、S2下最佳施氮量均为250 kg/hm~2。 相似文献
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辽宁棕壤土区不同滴灌施氮模式对玉米光合特性、产量及品质的影响 总被引：3，自引：2，他引：1
为了深入了解滴灌施肥技术在粮食生产中的作用,进一步探寻合理的施氮模式,采用小区试验,以玉米为研究对象,研究了滴灌施肥条件下辽宁棕壤土区不同施氮量和施氮次数对玉米光合特性、产量和品质的影响。试验设置3个施氮量水平(不含底肥):125 kg/hm~2(N125)、175 kg/hm~2(N175)和225 kg/hm~2(N225),施氮次数设置1次(T1)、2次(T2)和3次(T3)3个水平,另设不施氮处理为对照(CK),总共10个处理。结果表明,在灌水次数相同的条件下,玉米光合能力、产量及品质随施氮量的增加呈增加趋势,施氮量为175和225 kg/hm~2时,三者均达到较高水平;当N施量相同时,分期多次施氮较1次施氮能有效地延缓光合作用在玉米生育后期的下降,增加玉米叶片高光合持续期,延缓叶片衰老,提高光能利用率,增产效果显著,有效改善玉米品质。综合分析表明,3次施氮,施氮量175~225 kg/hm~2的处理玉米光合作用强,优质高产,是有利于辽宁棕壤土区滴灌条件下大田玉米生产中适宜的施氮模式。 相似文献
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为了提供一种玉米叶片含氮量无损快速检测方法,分析了玉米叶片的颜色特征参数与含氮量的关系,并基于Android手机平台开发了玉米叶片含氮量检测软件。首先获取包含被测玉米叶片与标定色块组的图像,利用标定色块对图像色彩进行校正,以减小外界光照等因素对图像色彩造成的失真。进而进行图像分割、图像平滑和颜色特征信息提取等处理,分析了各颜色特征参数与玉米叶片含氮量的关系,发现绿光标准化值与含氮量之间线性关系最好。应用Java语言和OpenCV计算机视觉库在Android手机平台上实现了玉米叶片的图像获取、图像处理和查看结果等功能。实验结果表明,该方法对玉米叶片含氮量的绝对测量误差为-0.40%~0.35%,均方根误差为0.20%,从采集图像到给出结果所用时间小于10 s。 相似文献
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为提高宁夏引黄灌区滴灌水肥一体化下玉米光响应生理参数的计算精度,探讨玉米吐丝期光合响应机制及光合响应特征,以天赐19为试验材料,设置6个施氮水平,采用Li-6400XT型光合仪测定了2017—2018年玉米吐丝期穗位叶的光响应曲线。选用直角双曲线修正模型等4种常用模型对滴灌玉米光响应过程进行拟合分析,评价和筛选出不同氮素水平下玉米吐丝期最优模型,并利用最优模型计算玉米光响应参数。结果表明,4种模型拟合精度存在差异,且直角双曲线、非直角双曲线和指数模型对氮亏缺处理（N0）的光响应曲线拟合度差,直角双曲线修正模型对各处理拟合度最高,可作为最优模型对玉米吐丝期光响应参数进行计算。玉米光合能力随施氮量增加呈先增后减趋势,光补偿点、光饱和点、最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率在施氮360kg/hm2（N4）条件下玉米穗位叶的光响应参数均高于其他处理,在450kg/hm2（N5）条件下出现下降趋势,但降幅较小。由此可见,利用光合参数可判断玉米吐丝期的氮素营养状况,调控滴灌玉米最佳施氮量,提高滴灌玉米光合能力,进而提高产量。 相似文献