[发明专利]一种植物叶片生理指标无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物叶片生理指标的无损检测技术领域，尤其涉及一种基于可见-近红外光谱的植物叶片生理指标无损检测的方法。

背景技术

植物叶片生理指标的无损检测主要是指对叶绿素、氮素、叶黄素、水分等物质含量进行无损检测，它可以用于实时监测植物的生长发育与健康状态，分析水分和肥力状况，通过检测，不仅可以精确调节肥料和水的供给情况，实现精确肥料管理，节省资源、减少环境污染，而且可以科学指导栽培工作，以便能够保障栽培植物健康生长和良好发育，提高作物产量。

目前叶片无损检测的方法有图像法和光谱法。图像法主要是依靠机器视觉方法获得的植物叶片某些静态或者动态的图像特征，而这些图像特征与植物叶片的生理特征(例如植被指数，吸水率等)有着密切的关系，通过建立两者之间的关系，对植物生长状况进行检测。该方法主要应用于物种分类识别和叶绿素、水分含量的测量方面。这种方法需要很复杂的硬件系统，不能做到方便携带，最主要的是可检测的参数比较少，模型的精度比较低，因此目前应用得不是很广泛。

光谱法通过光子与物质之间的吸收、散射等相互作用得到植物的光谱特征，与植物的生理指标建立回归关系，从而进行检测。常用光谱无损检测有荧光光谱技术、可见-近红外光谱技术等。荧光光谱法，是通过激光激发物质的吸收，目前的荧光光谱法只应用于叶绿素含量的检测，而对于水分和氮素等其他物质的检测无法实现；可见-近红外光谱在叶片生理指标检测的方面应用很广泛，比如检测叶片的叶绿素、水分、氮素以及各种营养元素的含量。但是目前存在的可见-近红外光谱无损检测方法都是采用可见和近红外波段的少数几个独立波长来检测某一个或极少数几个参数，这种方法原理简单、易于实现，但是由于只有几个波长的光谱信息，很难实现多参数的同时检测，灵活性、扩展性较差，另外当样本受到测量条件和样本状态等非目标因素干扰时，这种测量方法就不能得到很好的精度，该方法的适应性差，抗干扰能力较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种植物叶片生理指标无损检测方法，能够解决现有光谱无损检测方法中模型适用性低、抗干扰能力差，检测精度低，以及检测参数较少等技术问题，为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种植物叶片生理指标无损检测方法，包括如下步骤：

步骤A、采集校正样本集样本，采用透反射方式测量校正样本集中的样本在可见-短波近红外范围的连续光谱。

选取植物叶片样本，广泛收集一定数量有代表性的样本，形成校正样本集，用于训练和建立校正模型。样本选取要有一定的代表性，根据测量要求，待测物质含量要分布范围广，具有一定的梯度，生长周期要全面。

本发明采用通用光谱仪或自制光谱仪，对样本进行连续光谱测量，光谱范围为可见-短波近红外(380nm-1100nm)。对校正样本集中的样本的光谱测量过程分为三个步骤，暗噪声的采集、参考信号的采集、测量信号的采集。根据以上采集数据可以计算出反射率或吸光度，作为建立校正模型的光谱数据。反射率和吸光度的计算公式如下：

样本的反射率为：

R=Ssample-SdarkSreference-Sdark]]>

样本的吸光度为：