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玉米冠层叶片光谱反射率与玉米长势空间变异的关系

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农业工程学报 2011年第12期27卷 110-114页

作者：李树强李民赞李修华赵瑞娇张彦娥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 河南科技大学车辆与动力工程学院洛阳471003

为了寻找一种快捷获取玉米叶绿素空间分布信息的方法,研究了玉米苗期冠层叶片光谱反射率的变化特征,分析了不同生长阶段冠层叶片光谱反射率的空间分布和叶绿素质量浓度的空间分布。研究结果表明:玉米苗期冠层叶片叶绿素的质量浓度空间... 详细信息

为了寻找一种快捷获取玉米叶绿素空间分布信息的方法,研究了玉米苗期冠层叶片光谱反射率的变化特征,分析了不同生长阶段冠层叶片光谱反射率的空间分布和叶绿素质量浓度的空间分布。研究结果表明:玉米苗期冠层叶片叶绿素的质量浓度空间分布不均匀。冠层叶片的叶绿素质量浓度与光谱指数RVI的相关性较低,与归一化差异植被指数NDVI值和550nm波段的反射率均有较高的相关性。分析550nm波段的反射率值与冠层叶片叶绿素质量浓度值的相关关系,显示二者成负相关变化趋势,相关系数绝对值在0.69～0.88范围随着生长期的变化而逐渐增大,五叶期前期的相关性系数绝对值达到苗期最大值,表明550nm波段反射率值能够较好的反映玉米苗期叶绿素质量浓度的水平,分析和掌握550nm波段反射率值的变化及其空间分布特性对快速监测玉米苗期生长状况,对指导田间施肥具有重要意义。

关键词：光谱分析叶绿素 GPS 精准施肥玉米冠层苗期

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苗期玉米冠层识别与质心定位方法研究

农业机械学报 2019年第B07期50卷 27-33页

作者：宗泽赵硕刘刚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 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了快速定位玉米植株位置,以苗期4~6叶玉米为研究对象,提出了一种苗期玉米冠层识别与质心定位方法。首先,在大田环境下获取农田作物视频数据,基于FasterR-CNN对玉米冠层进行识别;其次,用差分内积线性特性改进质心检测算法,对玉米冠层... 详细信息

为了快速定位玉米植株位置,以苗期4~6叶玉米为研究对象,提出了一种苗期玉米冠层识别与质心定位方法。首先,在大田环境下获取农田作物视频数据,基于FasterR-CNN对玉米冠层进行识别;其次,用差分内积线性特性改进质心检测算法,对玉米冠层和杂草进行分割,并对玉米冠层识别区域进行质心定位计算,得到玉米苗质心的像素坐标;最后,通过农田实验对本文冠层识别与质心定位方法进行验证。结果表明,苗期玉米冠层识别方法的平均识别率达92.9%,检测一帧图像的平均时间为0.17s,玉米冠层质心定位误差不超过1像素。

关键词：玉米冠层苗期识别质心定位

基于无人机图像的玉米冠层叶绿素含量检测与分布研究

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 182-186,194页

作者：乔浪张智勇陈龙胜孙红李莉李民赞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 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了快速、无损地获取大田作物叶绿素含量空间分布,基于无人机遥感技术研究了大田玉米冠层叶绿素含量检测及分布图绘制方法。利用无人机遥感技术采集了150幅大田玉米的航拍图像,并通过Pix4dmapper软件对其进行了拼接;在实验田中,等距获... 详细信息

为了快速、无损地获取大田作物叶绿素含量空间分布,基于无人机遥感技术研究了大田玉米冠层叶绿素含量检测及分布图绘制方法。利用无人机遥感技术采集了150幅大田玉米的航拍图像,并通过Pix4dmapper软件对其进行了拼接;在实验田中,等距获取80株玉米叶片样本,通过化学法萃取叶绿素,并使用分光光度计测量叶绿素含量,形成了基础数据源。在数据处理方面,采用ArcGIS软件对样本点的POS(Position and orientation system)数据与无人机图像进行匹配;对无人机拍摄的RGB图像,首先进行 R、G、B 三通道分量值提取,构建了绿红比值、绿红差值、归一化红绿差值、超绿等10种颜色特征,并计算了均值、标准偏差、平滑度、三阶矩等6种纹理特征,然后建立了基于BP(Back propagation)神经网络的玉米冠层叶绿素含量检测模型。实验结果表明,基于BP神经网络的玉米冠层叶绿素含量检测模型的均方根误差RMSE为4.465 9 mg/L,决定系数 R 2 为0.724 6。通过BP神经网络检测模型计算出大田玉米图像每个像素点的叶绿素含量,基于伪彩色技术绘制大田玉米叶绿素含量可视化分布图,分析田间玉米冠层叶绿素含量分布图可以直观区分田间道路与冠层区域,显示地块叶绿素分布差异。通过无损检测大田玉米冠层叶绿素含量及叶绿素分布可视化,可为田间作物长势评价和精细化管理提供技术支持。

关键词：玉米冠层叶绿素无人机遥感技术 BP神经网络可视化分布

基于无人机可见光影像的玉米冠层SPAD反演模型研究

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农业机械学报 2020年第S02期51卷 366-374页

作者：孟沌超赵静兰玉彬闫春雨杨东建温昱婷山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255049 山东理工大学国际精准农业航空应用技术研究中心淄博255049

叶绿素是植物进行光合作用的重要色素,利用作物光谱、纹理信息对叶绿素进行反演,为作物的实时监测和健康状况诊断提供重要依据。以大田环境下5个不同品种四叶期、拔节期的玉米为研究对象,利用无人机获取试验区可见光影像,对土壤背景进... 详细信息

叶绿素是植物进行光合作用的重要色素,利用作物光谱、纹理信息对叶绿素进行反演,为作物的实时监测和健康状况诊断提供重要依据。以大田环境下5个不同品种四叶期、拔节期的玉米为研究对象,利用无人机获取试验区可见光影像,对土壤背景进行掩膜处理,提取25种可见光植被指数、24种纹理特征,综合分析植被指数、纹理特征与玉米冠层叶绿素相对含量(SPAD)的相关性,分别建立基于植被指数、纹理特征和植被指数+纹理特征的逐步回归(SR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量回归(SVR)模型,定量估算叶绿素相对含量。在SR模型中,植被指数+纹理特征模型与植被指数模型相同,R2为0.7316,RMSE为2.9580,RPD为1.926,优于纹理特征模型;在PLSR模型中,植被指数+纹理特征模型较优,R2为0.8025,RMSE为2.4952,RPD为2.284,纹理特征模型次之,植被指数模型最差;在SVR模型中,植被指数+纹理特征模型较优,R2为0.8055,RMSE为2.6408,RPD为2.158,植被指数模型次之,纹理特征模型最差。综合分析采用基于PLSR植被指数+纹理特征模型可以实现玉米冠层SPAD快速、准确提取,为叶绿素反演提供一种新的方法,可为无人机遥感作物长势监测提供参考。

关键词：玉米冠层无人机可见光影像叶绿素植被指数纹理特征

基于Sentinel-2遥感影像的玉米冠层叶面积指数反演

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农业机械学报 2018年第1期49卷 151-156页

作者：苏伟侯宁李琪张明政赵晓凤蒋坤萍中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 中国土地勘测规划院北京100035

叶面积指数是描述玉米冠层结构的重要参数之一,决定玉米冠层的光合作用、呼吸作用、蒸腾和碳循环等生物物理过程,因此精确反演叶面积指数对玉米长势监测具有重要意义。以河北省保定市的涿州市、高碑店市、定兴县为研究区,利用Sentinel-... 详细信息

叶面积指数是描述玉米冠层结构的重要参数之一,决定玉米冠层的光合作用、呼吸作用、蒸腾和碳循环等生物物理过程,因此精确反演叶面积指数对玉米长势监测具有重要意义。以河北省保定市的涿州市、高碑店市、定兴县为研究区,利用Sentinel-2遥感影像和LAI-2000地面同步实测数据进行玉米冠层叶面积指数反演,使用归一化差异光谱指数和比值型光谱指数两类指数,构建了单变量和多变量玉米冠层叶面积指数反演模型,通过决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)筛选出最佳模型。研究结果表明,由NDSI(783,705)构建的单变量模型为最优反演模型,其决定系数为0.534 2,均方根误差为0.288 5。因此,基于Sentinel-2遥感影像利用植被指数反演玉米冠层叶面积指数的方法可作为判断玉米长势状况的初步判断依据。

关键词： Sentinel-2遥感影像玉米冠层叶面积指数红边波段光谱指数

基于玉米冠层原位监测的全生育期叶色建模及其应用

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农业工程学报 2017年第16期33卷 188-195页

作者：杜建军袁杰王传宇郭新宇北京市农林科学院北京农业信息技术研究中心北京100097 数字植物北京重点实验室北京100097 首都师范大学信息工程学院北京100048

针对田间玉米冠层叶色变化难以定量描述问题,该文利用田间原位冠层监测系统,在摄像机自动曝光模式下连续采集多个玉米品种的冠层图像,揭示了复杂天气条件对图像和玉米冠层颜色的影响。利用概率密度统计分析方法分别计算玉米6个关键生育... 详细信息

针对田间玉米冠层叶色变化难以定量描述问题,该文利用田间原位冠层监测系统,在摄像机自动曝光模式下连续采集多个玉米品种的冠层图像,揭示了复杂天气条件对图像和玉米冠层颜色的影响。利用概率密度统计分析方法分别计算玉米6个关键生育期的冠层亮度-色度分布,并针对冠层色度具有明确变化趋势且分离度较高的冠层亮度区间,建立了全生育期玉米冠层叶色模型。进而,基于该模型建立了适合不同玉米生育期的冠层图像自动分割方法,将玉米全生育期的冠层图像分割精度提升到82.6%,并揭示了不同品种玉米在叶片发育过程中冠层叶色与叶龄的相关性,利用登海605和农大108的冠层叶色预测出的生育期叶龄均方根误差RMSE(root mean squared error,RMSE)分别为1.14和1.41叶。试验结果表明,该文建立的玉米冠层叶色模型能够较好描述玉米关键生育期的冠层叶色变化规律,对玉米冠层图像分割、生育期估计、玉米品种表型鉴定具有重要意义。

关键词：图像分割图像分析颜色模型玉米冠层表型性状特征提取机器视觉

基于SupReMe影像重建和RF的玉米冠层LAI反演

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农业机械学报 2021年第4期52卷 190-196,256页

作者：苏伟姚婵李颖张明政赵国强刘峻明中国农业大学土地科学与技术学院北京100083 农业农村部农业灾害遥感重点实验室北京100083 河南省气象科学研究所郑州450003 河南省气象局郑州450003

针对Sentinel-2卫星影像拥有3个对植被生长状况非常敏感、空间分辨率为20 m的红边波段(705、740、783 nm),其空间分辨率与可见光和近红外波段10 m的空间分辨率不一致,使Sentinel-2影像应用受到限制的问题,基于多光谱多分辨率估计的超分... 详细信息

针对Sentinel-2卫星影像拥有3个对植被生长状况非常敏感、空间分辨率为20 m的红边波段(705、740、783 nm),其空间分辨率与可见光和近红外波段10 m的空间分辨率不一致,使Sentinel-2影像应用受到限制的问题,基于多光谱多分辨率估计的超分辨率(Super-resolution for multispectral multiresoltion estimation,Sup Re Me)算法将空间分辨率20 m的6个波段重建为10 m;以重建后的影像为数据源,耦合PROSAIL辐射传输模型和随机森林模型反演玉米冠层叶面积指数(LAI),并以野外实测LAI验证其反演精度。结果表明,采用Sup Re Me算法对Sentinel-2影像进行重建后,在保持光谱特性不变的同时提高了影像的空间细节;基于重建影像和原始影像的LAI反演决定系数R2分别为0.70、0.68,均方根误差RSME分别为0.240、0.262。研究表明,利用Sup Re Me算法重建后的Sentinel-2卫星影像,能够在提高玉米冠层LAI反演空间分辨率的同时提高反演精度,在挖掘高分辨率农作物生长信息方面具有很大潜力。

关键词：玉米冠层叶面积指数超分辨率重建 Sup Re Me算法随机森林 PROSAIL模型

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玉米冠层反射率及净辐射的估算

应用气象学报 1999年第4期10卷 421-427页

作者：吕厚荃于贵瑞中山敬一中国气象科学研究院北京100081 日本千叶大学园芸学部

在１９９４～１９９６年３年田间试验的基础上，根据玉米生长状况及其冠层特征，选取包括植株高度、平均叶面积密度、农田覆被率等植物特征量组成的植物参数——综合植被系数来描述玉米冠层状况，并以此为因子来估算玉米冠层的反射率... 详细信息

在１９９４～１９９６年３年田间试验的基础上，根据玉米生长状况及其冠层特征，选取包括植株高度、平均叶面积密度、农田覆被率等植物特征量组成的植物参数——综合植被系数来描述玉米冠层状况，并以此为因子来估算玉米冠层的反射率和净辐射，取得了良好的结果．

关键词：玉米冠层综合植被系数反射率净辐射玉米

玉米冠层内光合有效辐射三维空间分布的测定和分析

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作物学报 2004年第6期30卷 568-576页

作者：王锡平李保国郭焱翟志席中国农业大学资源与环境学院/植物土壤相互作用教育部重点实验室中国农业大学农学与生物技术学院北京100094

设计了一套田间观测试验 ,以测定光合有效辐射 (PAR ,PhotosyntheticallyActiveRadiation)在玉米冠层内三维空间上的分布规律。对实测资料的分析得出如下结论 :( 1)玉米冠层内平均PAR的垂直分布具有随着向下累计叶面积指数的增加而指数... 详细信息

设计了一套田间观测试验 ,以测定光合有效辐射 (PAR ,PhotosyntheticallyActiveRadiation)在玉米冠层内三维空间上的分布规律。对实测资料的分析得出如下结论 :( 1)玉米冠层内平均PAR的垂直分布具有随着向下累计叶面积指数的增加而指数递减的趋势。在冠层中上部 ,PAR透光率较高 ,递减很明显 ,冠层下部则维持较低水平 ,变化不大。在相同的天气和时间条件下稀植或密植冠层内PAR透光率随累计LAI递减的趋势相近 ,但在不同时刻 (太阳入射角度不同 )、不同天气条件下 ,即使相同的冠层也具有不同的消光系数。 ( 2 )在常规种植密度的玉米冠层中上部 ,光斑面积大 ,光斑内PAR透光率高、变化小 ,但冠层下部的光斑很少或不明显 ,最大PAR透光率也可能会很低。 ( 3)稀植会明显增加冠层下部的光斑和平均PAR透光率。 ( 4 )阴天时冠层内部PAR强度显著减小。

关键词：玉米冠层光合有效辐射三维空间分布叶面积指数光斑