一種高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。高光譜成像儀和線光源一起固連在電控位移臺上，受移動平臺控制裝置控制一起移動；在移動過程中線光源照射標(biāo)定白板和被測植物葉片，高光譜成像儀采集數(shù)據(jù)并實時上傳到計算機(jī)；經(jīng)過圖像分析和處理軟件處理后，輸入已經(jīng)建立的病蟲害三重診斷模型，實時定量得到植物的病蟲害感染程度，據(jù)此分析決策是否對測量植物噴藥以及用藥種類劑量及噴頭形式。本發(fā)明主要用于快速準(zhǔn)確無損地診斷植物的病蟲害感染程度，對提高精準(zhǔn)施藥的決策水平、實現(xiàn)精細(xì)農(nóng)業(yè)起到積極作用。
【專利說明】一種高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，涉及植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)，尤其涉及一種高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]植物病蟲害嚴(yán)重危害植物的生長。病蟲害不僅會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量下降，還會引起農(nóng)藥等藥物的大量投入和防治費用的上升，從而使得農(nóng)林生產(chǎn)成本增加以及嚴(yán)重污染環(huán)境?，F(xiàn)有的病蟲害檢測方法主要有人工感官判定和理化檢測兩種。人工感官判定很容易受到情緒、健康、疲勞等一些主客觀因素的影響；而理化檢測對使用者技術(shù)要求高且時效性較差，在具體診斷中很不實用?？梢?近紅外光譜和多光譜成像技術(shù)是植物病蟲害檢測中較常用的兩種無損檢測技術(shù)，但是利用光譜技術(shù)在田間近距離采集植物數(shù)據(jù)會受到植物冠層結(jié)構(gòu)、天氣因素等對光譜吸收的影響，造成所采集的數(shù)據(jù)可靠性降低。
[0003]高光譜成像技術(shù)可以在很寬的光譜波段范圍內(nèi)連續(xù)地采集圖像，高光譜圖像比多光譜圖像具有更高的光譜分辨率，通常精度可達(dá)到2?3nm，能充分反映目標(biāo)光譜信息的細(xì)微變化。通過處理高光譜圖像信息，可提取植物色彩、外形、位置等外部特征；通過對連續(xù)光譜信息進(jìn)行高維數(shù)據(jù)壓縮和特征波長提取，可提取植物內(nèi)部特征；通過圖像特征和光譜特征的有效融合可以克服單純依靠外在表觀特征或光譜特征的不足，顯著提高植物病害蟲檢測和識別的準(zhǔn)確度，從而達(dá)到根據(jù)植物內(nèi)外部綜合特征進(jìn)行精確識別病蟲害的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供了一種基于高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)。應(yīng)用高光譜技術(shù)，采集被測植物葉片的圖像特征和光譜信息，分析得到被測植物所受病蟲害的感染程度，實現(xiàn)實時無損地診斷植物病蟲害。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng):
[0007]包括高光譜成像儀、鏡頭、標(biāo)定白板、樣本放置平臺、線光源、線光源支持壁、電控位移臺，移動平臺控制裝置、暗箱、可調(diào)支架腳和計算機(jī)。所述的高光譜成像儀垂直懸在樣本放置平臺正上方，和線光源隨電控位移臺一起由移動平臺控制裝置控制；所述的高光譜成像儀與計算機(jī)連接，計算機(jī)上設(shè)有圖像和光譜分信息處理軟件以及數(shù)據(jù)庫；所述的線光源固定在高光譜成像儀上，分別和光譜儀之間的夾角為45°，兩線光源之間的夾角為90° ;所述的線光源發(fā)射光束照射放置在樣本放置平臺上的被測葉片；所述的樣本放置平臺的高度可調(diào)；所述的暗箱內(nèi)包括高光譜成像儀、標(biāo)定白板、樣本放置平臺、線光源，電控位移臺和移動平臺控制裝置位于暗箱頂部；所述的可調(diào)支架腳用以調(diào)節(jié)暗箱的高度和角度，方便檢測被測植物葉片。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0009]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的安裝示意圖。
[0010]圖中:1-計算機(jī)、2-暗箱、3-線光源支持壁、4-電控位移臺、5-高光譜成像儀、6-移動平臺控制裝置、7-線光源、8-鏡頭、9-樣本放置平臺、10-標(biāo)準(zhǔn)白板、11-被測植物葉片、12-可調(diào)支架腳。

【具體實施方式】
[0011]如圖2，本系統(tǒng)包括高光譜成像儀5、鏡頭8、標(biāo)定白板10、樣本放置平臺9、線光源7、線光源支持壁3、電控位移臺4，移動平臺控制裝置6、暗箱2、可調(diào)支架腳12和計算機(jī)I ;高光譜成像儀5通過固定部分與電控位移臺4和線光源支持壁3連接；線光源7經(jīng)由線光源支持壁3和高光譜成像儀5固定連接，兩線光源之間的夾角為90°，分別與譜儀之間的夾角為45° ;高光譜成像儀5、線光源7和電控位移臺4 一起由移動平臺控制裝置6控制移動；高光譜成像儀視場角為24° ;被測植物葉片11和標(biāo)定白板10都放置在樣本放置平臺9上的黑布上；樣本放置平臺9的高度可調(diào)；可調(diào)支架腳12分布在暗箱2底部的四角，用以調(diào)節(jié)暗箱的高度和角度，方便檢測被測植物葉片。
[0012]本系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)前先設(shè)置曝光時間，移動平臺的移動速度，光譜分辨率以及鏡頭距離葉片的垂直距離。圖像采集前應(yīng)將高光譜儀打開預(yù)熱30min，以防止基線漂移造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。預(yù)熱結(jié)束后通過數(shù)據(jù)線連接光譜儀和計算機(jī)。啟動計算機(jī)，將標(biāo)準(zhǔn)白板和被測植物葉片放置在調(diào)節(jié)好高度的樣本放置平臺上，打開線光源，通過移動平臺控制裝置移動高光譜成像儀及線光源，采集高光譜圖像。
[0013]在圖1中，高光譜成像儀采用芬蘭SPECM公司的V10E-QE，采集得到光譜范圍是380?1031之間共512個波長下的圖像，輸入計算機(jī)，經(jīng)由圖像和光譜分析處理軟件處理。首先，將圖像分析處理結(jié)果輸入已經(jīng)建立的病蟲害定性判別模型判別出被測植物受到病害還是蟲害感染，以被測植物受到病害感染為例；然后，將圖像處理結(jié)果輸入病害定性判別模型得知被測植物受到何種病害感染；最后，將光譜分析處理結(jié)果輸入具體病害定量診斷模型，實時得到并輸出植物的病蟲害感染程度。
[0014]根據(jù)病害或蟲害感染程度分析決策是否對測量植物噴藥以及用藥種類、劑量及噴頭形式。
[0015]只要實際應(yīng)用中的植物在建立好的病害或蟲害檢測模型包含的植物類型中，就可以對植物進(jìn)行葉片的病害或蟲害的快速、無損檢測。
[0016]上述【具體實施方式】用來說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)，其特征在于:包括高光譜成像儀[5]、鏡頭[8]、標(biāo)定白板[10]、樣本放置平臺[9]、線光源[7]、線光源支持壁[3]、電控位移臺[4]、移動平臺控制裝置[6]、暗箱[2]、可調(diào)支架腳[12]和計算機(jī)〔1〕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述的高光譜成像儀[5]垂直懸在樣本放置平臺[9]正上方，和線光源[7]隨電控位移臺[4] 一起由移動平臺控制裝置[6]控制；高光譜成像儀[5]與計算機(jī)[1]連接，計算機(jī)上設(shè)有圖像和光譜分信息處理軟件及數(shù)據(jù)庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述的線光源[7]固定在高光譜成像儀[5]上，分別和光譜儀之間的夾角為45。，兩線光源之間的夾角為90。；所述的線光源[7]發(fā)射光束照射放置在樣本放置平臺[9]上的被測葉片；所述的樣本放置平臺[9]的高度可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜的植物葉片病蟲害診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述的暗箱[2]內(nèi)包括高光譜成像儀[5]、標(biāo)定白板[10]、樣本放置平臺[9]、線光源[7]，電控位移臺[4]和移動平臺控制裝置[6]位于暗箱[2]頂部；所述的可調(diào)支架腳[12]用以調(diào)節(jié)暗箱[2]的高度和角度，方便檢測被測植物葉片。
【文檔編號】G01N21/25GK104422660SQ201310373679
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】胡耀華, 平學(xué)文, 徐明珠, 郝倩, 李運志, 何勇 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)