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基于主动光源的作物冠层反射光谱测量方法

农业机械学报 2013年第12期44卷 209-214页

作者：丁永前朱艳李杨王致情谭星祥曹卫星南京农业大学国家信息农业工程技术中心南京210095 南京农业大学江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室南京210031

结合自主研发的测量装置,对实现基于主动光源的冠层反射光谱测量方法进行了阐述。对测量装置的测量原理进行了论述,分析了高频调制光源模块、光电池响应一级放大模块、高通滤波模块、二级放大模块和信号提取模块5大功能模块。对其中一... 详细信息

结合自主研发的测量装置,对实现基于主动光源的冠层反射光谱测量方法进行了阐述。对测量装置的测量原理进行了论述,分析了高频调制光源模块、光电池响应一级放大模块、高通滤波模块、二级放大模块和信号提取模块5大功能模块。对其中一级放大电路的参数设计和信号提取模块的算法设计2个关键环节进行了理论分析与推导。应用自制测量装置对小麦冠层进行反射测量实验,实验结果表明:测量装置可以有效滤除环境光引起的响应,测量值稳定可靠,最大相对波动率小于4.97%。

关键词：作物冠层主动光源反射光谱反射率测量

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植保无人机下洗气流对作物冠层作用规律研究

农业机械学报 2021年第1期52卷 40-48页

作者：田志伟薛新宇徐阳杨风波孙竹农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

植保无人机作业过程中,旋翼下洗气流不仅会对雾滴沉积效果产生影响,还会对作物冠层产生扰动作用。揭示冠层扰动区域的特点,有助于理解无人机作业特征,可为优化雾滴沉积效果和施药系统提供理论依据。本文通过航拍方法和机器视觉技术研究... 详细信息

植保无人机作业过程中,旋翼下洗气流不仅会对雾滴沉积效果产生影响,还会对作物冠层产生扰动作用。揭示冠层扰动区域的特点,有助于理解无人机作业特征,可为优化雾滴沉积效果和施药系统提供理论依据。本文通过航拍方法和机器视觉技术研究了无人机下洗气流对作物冠层的影响。结果表明:单旋翼和多旋翼无人机下洗气流所引起的作物冠层扰动区域特征有明显差异。悬停时,单旋翼无人机的冠层扰动区域呈环状,面积较大;多旋翼无人机呈圆形,面积较小。作业时,因受机身不对称结构影响,单旋翼无人机前进和倒退两种飞行姿态的冠层扰动区域特征有所不同,前进时,冠层扰动区域面积小且不规则,倒退时,扰动区域面积较大且呈U状分布包裹机头;多旋翼无人机2种飞行姿态下冠层扰动区域面积和形状基本一致。作业速度对冠层扰动区域特征有显著影响。速度低时,扰动区域较为集中,呈近似椭圆形分布,植株摆动剧烈;速度高时,下洗气流扫掠而过,扰动区域呈长条状分布,植株摆动很小。当P20型植保无人机速度为3、4、5、6 m/s时,冠层扰动区域平均滞后距离分别为1.77、2.71、3.61、4.31 m。扰动区域滞后距离和无人机飞行速度成正比,对两者关系进行回归分析,得出决定系数R^2为0.8754。此外,速度越大,下洗气流对自然风的抵抗作用越弱,冠层扰动区域位置不稳定,不利于抑制雾滴漂移。

关键词：植保无人机下洗气流作物冠层涡旋光流法

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作物冠层对喷灌水分分布影响的研究进展

干旱地区农业研究 2007年第2期25卷 137-142页

作者：刘海军康跃虎王庆改北京师范大学水科学研究院教育部水沙重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

喷灌水分到达冠层以后,经过冠层的截留和水分再分配过程,主要以两种方式到达地面,即穿过冠层直接落入土壤和通过叶片的集水,然后以茎秆为通道流入土壤。以不同方式进入土壤中的水量与作物的种类、冠层结构、种植密度,以及喷灌系统和喷... 详细信息

喷灌水分到达冠层以后,经过冠层的截留和水分再分配过程,主要以两种方式到达地面,即穿过冠层直接落入土壤和通过叶片的集水,然后以茎秆为通道流入土壤。以不同方式进入土壤中的水量与作物的种类、冠层结构、种植密度,以及喷灌系统和喷灌时的农田小气候等因素有关。本文根据喷灌水分在农田的分布特点,把喷灌系统和作物结合起来,提出了喷灌有效灌水均匀系数的概念。该系数能综合反映灌溉水经过冠层再分配过程以后,田间水分的有效性。

关键词：喷灌作物冠层水分再分配灌水均匀度

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作物冠层的热红外辐射传输模型

遥感学报 2003年第3期7卷 161-167页

作者：刘强陈良富柳钦火肖青中国科学院遥感应用研究所遥感信息科学开放实验室北京100101

通过在辐射传输方程中添加热发射项的方式 ,直接把一个常用的可见光波段的冠层模型———SAIL模型改造成热红外波段模型。该模型与Hapke公式相比能更准确地计算多种农作物冠层的热红外辐射特性。

关键词：辐射传输模型热红外遥感辐射方向性有效发射率作物冠层像元光谱

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作物冠层内二氧化碳源、流研究的现状与展望

中国农业气象 1994年第3期15卷 44-48页

作者：杜宝华中国农业科学院农业气象研究所

以作物冠层为空间尺度综合分析了大气－作物－土壤间的ＣＯ＿２交换通量、源汇强度与其相互关系，以及冠层内ＣＯ＿２动力输送等方面对作物冠层内ＣＯ＿２浓度变化的影响。指出农田ＣＯ＿２状况不仅对光合生产力有重要作用，而且是全球... 详细信息

以作物冠层为空间尺度综合分析了大气－作物－土壤间的ＣＯ＿２交换通量、源汇强度与其相互关系，以及冠层内ＣＯ＿２动力输送等方面对作物冠层内ＣＯ＿２浓度变化的影响。指出农田ＣＯ＿２状况不仅对光合生产力有重要作用，而且是全球“温室效应”机制研究中不可忽视的重要分量。探讨了运用传统的农田微气象方法和多学科相互渗透的理论和方法，对作物冠层ＣＯ＿２源、流深入研究的必要性和可行性。

关键词：作物冠层二氧化碳土壤大气通量

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作物冠层气孔阻力与土壤水势关系的研究

气象科学 2002年第2期22卷 218-222页

作者：申双和徐为根吴洪颜南京气象学院环境科学系南京210044 江苏省农业气象与卫星遥感中心南京210008

利用棉花观测资料分析了气孔阻力与土壤水势的关系 ,并根据气孔阻力在冠层内的垂直变化 ,建立棉花冠层内气孔阻力的一元回归方程。由此初步解决了花铃期棉花冠层中气孔阻力的计算问题 ,而且对于监测棉田土壤水分动态、调节灌溉。

关键词：作物冠层气孔阻力土壤水势

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作物冠层叶色变化远程自动监测技术

作物冠层叶色变化远程自动监测技术

作者：朱晨亮浙江理工大学

学位级别：硕士

农作物种植过程中的监测与管理是确保其产量以及质量的关键。农作物冠层是光合作用和蒸腾作用的主要器官,其叶色是氮素营养诊断、叶绿素含量、叶片水分含量估计的重要依据,自动监测叶色变化能够及时掌握和分析农作物的生长情况。传统的... 详细信息

农作物种植过程中的监测与管理是确保其产量以及质量的关键。农作物冠层是光合作用和蒸腾作用的主要器官,其叶色是氮素营养诊断、叶绿素含量、叶片水分含量估计的重要依据,自动监测叶色变化能够及时掌握和分析农作物的生长情况。传统的氮素监测是通过叶绿素仪,但是需要有人去到作物田间,如果长时间大面积的诊断,需要花费大量人力成本,叶绿素仪本生也比较贵。本文主要使用计算机视觉技术对作物冠层叶色进行远程自动监测,论文的主要工作如下:首先,介绍了作物冠层叶色变化远程自动监测技术的研究意义以及国内外研究的具体现状。阐述了各种研究中所用到的方法以及他们所取得的成果,接着总结了这些研究中所存在的一些问题和不足。紧接着研究了绿色作物目标自动提取的方法。首先进行中值滤波减少原始图像噪音,然后通过改进的超绿算法得到目标强化的灰度图,再使用大津算法将灰度图像二值化得到目标,之后再结合连通域标记算法和面积过滤法填充目标中的孔洞。将二值图还原彩色,计算图像Lab颜色空间中亮度L的平均值,将得到平均值替代原始图像的L值,再进行一遍目标提取,能在光照不佳的情况下提取到目标中的高反光和阴影区域。得到作物目标图像之后,需要对图像颜色进行分析和表示。首先阐述了颜色空间和色度学,然后经过对比选取了Lab颜色空间来对颜色进行分析和描述,再选取RHS英国皇家园林协会比色卡用以表示最终的颜色结果,利用目标图像的颜色特征值计算出RHS比色卡中与目标最为接近的颜色。为了量化绿色作物叶色变化,引入了色差的概念和色差值计算公式,利用色差值表示叶色变化情况。之后提出了不同天气下光照对颜色的影响,将接近标准光源阴天天气条件下所得到的L分量值设定为标准值,在其他天气条件下,通过恒定此标准值的方法来减小光照影响。然后进行了实验,在一个月的时间里对同一作物进行监测,每天同一时间拍摄照片,记录每天天气情况、色温、Lab值、RHS色卡中所属颜色、色差值和修正色差值,然后对实验所记录的数据进行了分析。最后搭建了作物冠层叶色远程自动监测系统硬件设备,设计和实现了服务器端软件系统。经过需求分析,得出需要有太阳能充电器、WIFI远程控制的智能开关、WIFI摄像机、用于图像处理的计算机这些硬件,然后将这些硬件进行整合。在服务器端,使用C#语言编写了自动提取目标,计算颜色,输出和储存结果的系统。

关键词：作物冠层叶色变化远程监测自动监测

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基于光谱学原理的无损式作物冠层分析仪

农业机械学报 2009年第S1期40卷 252-255,227页

作者：李修华李民赞崔笛中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083

设计了可以对作物氮含量进行实时监测的作物冠层分析仪。分析仪由传感器与控制器组成,通过无线方式进行数据传输。传感器包含光学部分和电路部分,光学部分包含4个光学通道和光电探测器,其中2个通道分别在610 nm与1220 nm处测量太阳辐射... 详细信息

设计了可以对作物氮含量进行实时监测的作物冠层分析仪。分析仪由传感器与控制器组成,通过无线方式进行数据传输。传感器包含光学部分和电路部分,光学部分包含4个光学通道和光电探测器,其中2个通道分别在610 nm与1220 nm处测量太阳辐射光,而另外2个通道在同样的2个波段上测量作物冠层的反射光;电路部分主要由电源、放大单元和无线传输模块组成。控制器内除了无线传输模块外,周边还集成了键盘、液晶显示、数据存储和上传等功能模块。详细阐述了仪器的硬件设计和软件设计。标定实验显示光学部分工作稳定,无线传输性能好。与Quality Spec高光谱仪进行的田间对比实验也取得了较好的效果,相关系数达到0.52。

关键词：作物冠层氮含量分析仪光谱学

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日光温室作物冠层温湿度时空分布及预测模型

北方园艺 2019年第17期 56-65页

作者：刘琦塔娜焦巍康宏源赵志勇内蒙古农业大学机电院

为了研究日光温室内部作物冠层区域温湿度分布及变化规律,以内蒙古呼和浩特市内保温型日光温室西芹作物冠层为研究对象,采用传感器密集布点的方式测试作物冠层处温湿度,针对日光温室作物冠层不同位置温湿度变化规律相似的情况,通过Elma... 详细信息

为了研究日光温室内部作物冠层区域温湿度分布及变化规律,以内蒙古呼和浩特市内保温型日光温室西芹作物冠层为研究对象,采用传感器密集布点的方式测试作物冠层处温湿度,针对日光温室作物冠层不同位置温湿度变化规律相似的情况,通过Elman神经网络预测作物冠层不同位置的温湿度情况。结果表明:作物冠层垂直温湿度差可达10.24℃,12.97%。在有光照(起帘)时期,作物冠层不同位置温湿度差异相对较大,温度由上到下总体呈现从高到低、湿度由低到高的分布,在无光照(闭帘)时期则温湿度差异较小,基本与启帘时期呈现相反分布。优化后的Elman神经网络能够较准确预测作物冠层处温湿度。该预测模型可在保证温度、湿度均方根误差分别小于0.8、1.5的情况下预测未来一周的作物冠层温湿度,该研究对日光温室内作物冠层部分温湿度监测与控制具有指导意义。

关键词：作物冠层温湿度分布预测模型