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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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选用扫描仪获取水稻叶片的数字图像,通过比较第1和第3完全展开叶 (L1和L2) 颜色参量的空间分布,研究基于机器视觉技术的水稻氮素诊断的最佳叶位和位点选择.结果表明基于机器视觉的水稻氮素营养诊断是有理论依据的,能反映出叶片的营养状况; 选择B、b、b/(r+g)、b/r、b/g作为最优颜色特征参量;比较颜色特征参量对应的变异系数CV,得到低氮处理的CV明显高于正常氮素水平,同时CV随着叶位的增加而减小;不同位点的CV其叶尖和叶基的变化幅度较为接近,不同位点间差异不显著.初步研究选择第3完全展开叶作为水稻无损氮素诊断的最佳叶位. 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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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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[目的]揭示施氮量对滴灌夏棉冠层指标的调控作用。[方法]设置3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15mm,分别记为I1、I2、I3)和5个氮素水平(0、60、120、180、240kg/hm2,分别记为N0、N1、N2、N3、N4),研究了不同灌水条件下施氮量对株高、叶面积指数、叶片含氮量和比叶重的影响。[结果]I2条件下,株高和叶面积指数随施氮量增加呈不断增加趋势,施氮量为240kg/hm2时达到最大。I1和I3条件下,增加施氮量,株高和叶面积指数先增加后减小,在施氮量为60或120kg/hm2的处理达到最大。夏棉比叶重和叶片含氮量随着生育期推进分别呈不断上升和不断下降趋势,5个施氮水平下夏棉叶片比叶重均表现为I1相似文献
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便携式作物氮素监测仪性能水稻田间测试 总被引：4，自引：0，他引：4
设计了2个品种和4个施氮水平的水稻田间试验,采用自行研制的便携式作物氮素监测仪获取各关键生育期的水稻冠层反射光谱信息,并实施田间协同取样和实验室氮素含量测定。通过分析水稻叶片氮含量与冠层光谱反射率及植被指数之间的相关性和定量关系,测试并评价便携式作物氮素监测仪的工作性能。结果表明,便携式作物氮素监测仪具有优异的氮素监测效果和优良的田间工作性能,在其所具备的4个特征波段中,660、710和810nm单一波长的光谱反射率与叶片氮含量的相关性均大于0.5,并全部通过0.01水平的极显著检验;在各生育期中,所有双波段光谱植被指数与叶片氮含量的拟合系数均大于0.7,并以开花期和成熟期的拟合系数（大于0.83）为最高;对全生育期的整体分析表明,归一化光谱指数NDVI（810,710）和NDVI（710,546）与叶片氮素含量的决定系数分别达到了 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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温室黄瓜无土栽培营养液氮素管理模型的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
通过温室无土栽培黄瓜不同定植期不同施氮水平试验,分析了不同定植期黄瓜叶片含氮量随生育期的变化规律,以及叶片含氮量与叶片净光合作用速率和产量的定量关系,确定了不同光温条件下黄瓜叶片适宜含氮量的求算方法,以及盛果期黄瓜叶片含氮量与营养液氮素浓度的关系。在此基础上,建立了温室黄瓜无土栽培营养液氮素管理模型。结果表明,叶片适宜含氮量在开花前随生育期推进而增加,到开花期达到最大,开花后叶片适宜含氮量随生育期推进而逐渐降低,到盛果期达到较为稳定的状态。因此,盛果期的叶片含氮量可以作为温室黄瓜氮素管理指标。黄瓜叶片净光合作用速率和产量随盛果期叶片含氮量升高按负指数规律增加,在相同氮浓度的营养液灌溉条件下,春夏茬黄瓜盛果期的叶片适宜含氮量低于秋冬茬,春夏茬和秋冬茬黄瓜盛果期适宜的叶片含氮量分别为3.3%和3.6%,春夏茬和秋冬茬黄瓜无土栽培营养液适宜的氮素浓度分别为124 mg/L和96 mg/L。 相似文献
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玉米小斑病病害程度图像检测 总被引：8，自引：1，他引：7
为了实时获取作物病害程度信息,研究了一种基于RGB彩色模型的玉米小斑病图像的分割方法,并利用分割结果求得的玉米冠层危害程度来计算整株玉米的发病程度.由于图像中背景复杂,将叶片与病斑同时分离出来的可能性小,故该方法分为两步:首先从获取的RGB图像中提取R、G、B分量,利用2G-R-B图像采用迭代法自动选取阈值将玉米叶片从背景中分割出来;然后根据R-G图像将病斑从叶片上分离出来.30幅图像中玉米叶片、病斑基本上能提取出来,但没有黄化的少量侵染点无法有效分割. 相似文献
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针对设施栽培番茄营养信息检测的需求,提出了一种基于多管离子选择性微电极的番茄含氮量快速检测方法。为此,详细讨论了多管离子选择性微电极的拉制、硅烷化、敏感剂充灌和标定等制备过程;通过对现有硝酸根离子和铵根离子敏感剂配方进行试验分析,筛选出了适用于多管离子选择性微电极的硝酸根离子和铵根离子敏感膜。通过番茄叶片样本测试,并与AA3连续流动分析仪测得的含氮量相比,采用多管离子选择性微电极测得的番茄叶片样本含氮量绝对误差为1.03mg/g,相对误差为3.96%。试验结果表明:采用多管硝酸根离子和铵根离子选择性微电极检测番茄叶片中的含氮量是可行的。该研究可为同时快速检测作物中钾、钙等离子的含量提供参考。 相似文献
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基于光谱特征和生理特征的番茄磷营养诊断方法 总被引：4，自引：0，他引：4
为提高番茄磷营养水平检测精度,针对目前基于光谱分析的作物磷营养水平检测精度较低以及磷的光谱反射率受叶绿素和花青素影响的问题,提出了结合番茄样本光谱特征和生理特征的番茄磷营养水平诊断策略。以自行培育的25%、50%、75%、100%、150%5个梯度水平的磷营养胁迫水培番茄样本为研究对象,分别利用光谱分析仪和叶绿素仪采集不同磷营养水平番茄叶片的光谱数据和SPAD值,并对叶片花青素含量进行测定,提取各样本在不同波长下的光谱反射率和生理特征(SPAD值和花青素含量)作为番茄磷营养诊断的特征变量,基于最小二乘支持向量机建立诊断模型,通过改进粒子群优化算法获取支持向量机的最优参数。将120个番茄样本随机分为训练集和测试集分别进行实验。结果表明,采用本文的建模方法结合番茄样本光谱特征和生理特征能够建立精度较高的番茄磷营养水平预测模型,高于对比的其他方法,其相关系数和均方根误差分别为0.961 1和0.461,诊断效果较好,为番茄磷素的快速检测提供了新思路。 相似文献
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基于颜色特征的棉田中铁苋菜识别技 总被引：3，自引：2，他引：1
基于不同的颜色特征,利用机器视觉技术自动识别棉田中铁苋菜.分别对棉花和杂草铁苋菜的色差法(R-G,R-B,G-B)、超绿法(2G-R-B)、色度法(H)等5种特征图像进行对比,确定色度法利用最大方差进行二值化的效果最佳.创建与二值图像相对应的0、1双精度型矩阵,并分别与R、G、B三基色分量图相乘,获取前景是R、G、B三基色分量图,背景是黑色的灰度图像.分析棉花、铁苋菜前景R、G、B的标准差,确定R的标准差与B的标准差差值小于5作为判断铁苋菜的阈值.识别结果表明,棉花的判断准确率为71.4%,铁苋菜的判断准确率为92.9%,总体准确率为82.1%. 相似文献
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氮素胁迫下水稻高光谱特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
氮素是水稻生长发育的一种大量必需元素,需及时准确地监控水稻的氮营养状况。水稻的合理施肥对增产、优化品质、降低水污染具有重要意义。水稻营养状况遥感诊断技术具有简单、无损、快速等特点而得到各国专家的广泛研究和应用。本实验以方正水稻阳光4号品种为例,通过大田实验,利用高光谱遥感技术,采集6个施氮水平的水稻冠层水稻冠层图像,测定水稻冠层光谱反射率。结果表明:水稻冠层反射率与不同氮素含量有明显的相关性,从曲线图中可以定性区分出严重缺氮、正常施氮及过量施氮。下一步将结合光谱曲线找出诊断水稻氮素营养水平的敏感波段,为日后水稻冠层氮素营养诊断模型奠定基础。 相似文献
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通过设置2个冬小麦品种不同氮素水平的完全随机区组试验,获取冬小麦关键生育期(返青期、拔节期、孕穗期、灌浆期)的土壤氮素、植株氮素和冠层光谱数据,通过分析土壤氮素与植株氮素间的相关关系,间接构建土壤氮素状况的光谱诊断模型。结果表明,不同施氮水平冬小麦各生育期冠层光谱与麦田土壤氮素含量差异显著,土壤硝态氮、碱解氮含量与冬小麦植株氮素含量的相关系数达到0.72以上,相关系数分别在0.72~0.84和0.75~0.82之间,均达极显著水平,而土壤全氮含量与冬小麦植株含氮量的相关性相对较差;研究证实土壤调节植被指数SAVI(1040,680)和比值植被指数RVI(1040,680)分别与土壤硝态氮、碱解氮含量具有重要的关系。另外,基于光谱参数SAVI(1040,680)的土壤硝态氮估算模型(R~2≥0.739 6)和基于RVI(1040,680)所构建的碱解氮含量估算模型(R~2≥0.810 0)具有较好的估测能力,可以实现利用冠层光谱对土壤氮素状况的实时、快速估测。 相似文献
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基于径向基支持向量机的棉花虫害识别 总被引：9，自引：0，他引：9
针对棉花受棉蚜、棉叶螨、棉盲蝽、斜纹夜蛾和烟粉虱等害虫为害后叶片表面出现不同症状,利用计算机视觉技术识别棉花虫害.通过获取受害棉花叶片图像,预处理后转换至2G-R-B空间,结合Otsu算法实现色斑分割,提取色斑图像R变量、(R +G+B)/3变量的一阶矩、二阶矩和三阶矩为颜色特征,提取非色斑图像拓扑描述子和Hu不变矩为形状特征,提取2层双树复小波变换的细节图像均值和方差为纹理特征,并应用径向基支持向量机识别棉花棉蚜、棉叶螨、棉盲蝽、斜纹夜蛾、烟粉虱等虫害和正常叶片.试验结果表明,当径向基参数σ为3时,棉花虫害识别正确率达88.1％. 相似文献
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受水稻冠层几何结构的影响,传统的无人机高光谱获取到的反射光谱信息中包含与水稻内部组成物质无关的镜面反射信息,从而影响水稻氮素含量的反演精度,因此在利用无人机获取水稻冠层反射光谱信息时,有必要考虑通过偏振测量技术去除反射光谱中的镜面反射分量,进而实现提升水稻氮素含量反演精度的目的。基于无人机偏振遥感测量得到的水稻分蘖期多角度偏振光谱数据和与之对应的氮素含量数据,采用植被指数方法分析二者之间的相关性,得到了水稻冠层偏振光谱数据与其对应氮素含量相关性最高时对应的角度,选取该观测角度下的偏振光谱数据,利用连续投影法(Successive projections algorithm, SPA)提取特征波段,在此基础上,基于数学变换的方法,提出了构建植被指数的新思路,构建了由2个波段组成的偏振光谱植被指数(Polarisation spectrum vegetation index, PSVI),并利用线性回归方法建立水稻冠层氮素含量的反演模型。结果表明,通过对不同观测天顶角下水稻冠层偏振光谱数据与氮素含量相关性分析,得到最佳观测角度为-15°(后向观测15°);利用连续投影法提取得到该角度下偏振... 相似文献