一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的方法及儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的方法及儀器，其方法是利用交替發(fā)射固定調(diào)制頻率的一組紅光和近紅外光作為發(fā)射光源；然后通過兩個(gè)光電探測(cè)器在紅光和近紅外光兩個(gè)特征波長(zhǎng)處，分別對(duì)發(fā)射光和植被的反射光進(jìn)行探測(cè)，并將發(fā)射和接收的紅光及近紅外光交替轉(zhuǎn)換為四個(gè)發(fā)射和接收的電信號(hào)；接著電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并由單片機(jī)按歸一化植被差異指數(shù)NDVI的計(jì)算公式處理，最終求出NDVI值，并輸出結(jié)果到液晶顯示器顯示出來。本發(fā)明能快速、方便、精確地測(cè)定農(nóng)作物的NDVI值，準(zhǔn)確地對(duì)作物氮肥吸收情況進(jìn)行評(píng)估，對(duì)指導(dǎo)氮肥使用有著重要作用。
【專利說明】一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的方法及儀器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)儀器的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的方法及儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]施用氮肥是農(nóng)作物增產(chǎn)的重要手段，在植物體內(nèi)，氮是蛋白質(zhì)、核酸和葉綠素的重要成分，關(guān)系著植物體的細(xì)胞增長(zhǎng)和新細(xì)胞形成，植物缺氮時(shí)，葉片中的葉綠素含量低下，葉色淺綠，光合作用也隨之減弱，從而使碳水化合物的合成量減少，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)緩慢，植株矮小。但植物吸收氮過多時(shí)，常常表現(xiàn)為組織柔軟，葉色濃綠，莖葉徒長(zhǎng)，貪青遲熟，易倒?fàn)?，并易遭病蟲危害，最終也會(huì)造成減產(chǎn)。由于植被的含氮量與葉片色澤密切相關(guān)，根據(jù)對(duì)不同含氮量植被光譜反射率曲線特性的分析，發(fā)現(xiàn)可由某些波長(zhǎng)的反射率分析得到植被的含氮量。
[0003]目前，常采用地物光譜儀進(jìn)行NDVI的測(cè)量，該測(cè)量方法視場(chǎng)角較小、對(duì)日光照明條件有較高要求，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量較大、價(jià)值昂貴、操作困難，所以難以推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種合理可靠的測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的方法及儀器，能快速、方便、精確地測(cè)定農(nóng)作物的NDVI值，準(zhǔn)確地對(duì)作物氮肥吸收情況進(jìn)行評(píng)估，對(duì)指導(dǎo)氮肥使用有著重要作用。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案其測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的方法是首先利用交替發(fā)射固定調(diào)制頻率的一組紅光和近紅外光作為發(fā)射光源；然后通過兩個(gè)光電探測(cè)器在紅光和近紅外光兩個(gè)特征波長(zhǎng)處，分別對(duì)發(fā)射光和植被的反射光進(jìn)行探測(cè)，并將發(fā)射和接收的紅光及近紅外光交替轉(zhuǎn)換為四個(gè)發(fā)射和接收的電信號(hào)；接著電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并由單片機(jī)按歸一化植被差異指數(shù)NDVI的計(jì)算公式處理，最終求出NDVI值，并輸出結(jié)果到液晶顯示器顯示出來。
[0006]所述歸一化植被差異指數(shù)NDVI的計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的方法，其特征在于:首先利用交替發(fā)射固定調(diào)制頻率的一組紅光和近紅外光作為發(fā)射光源；然后通過兩個(gè)光電探測(cè)器在紅光和近紅外光兩個(gè)特征波長(zhǎng)處，分別對(duì)發(fā)射光和植被的反射光進(jìn)行探測(cè)，并將發(fā)射和接收的紅光及近紅外光交替轉(zhuǎn)換為四個(gè)發(fā)射和接收的電信號(hào)；接著電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并由單片機(jī)按歸一化植被差異指數(shù)NDVI的計(jì)算公式處理，最終求出NDVI值，并輸出結(jié)果到液晶顯示器顯示出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的方法，其特征在于，所述歸一化植被差異指數(shù)NDVI的計(jì)算公式如下:
3.—種能夠?qū)崿F(xiàn)權(quán)利要求1所述測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的方法的儀器，其特征在于:它包括有發(fā)射光源、光電探測(cè)器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、液晶顯示器、帶通濾光片、截止濾光片；其中，所述光電探測(cè)器有兩個(gè)對(duì)置擺放，并面向目標(biāo)植被，該兩個(gè)光電探測(cè)器均連接有適配電路，用于對(duì)其輸出的信號(hào)進(jìn)行特定頻率解調(diào)和帶通濾波；其中一個(gè)光電探測(cè)器用于測(cè)量發(fā)射端紅光和近紅外光特征波長(zhǎng)處的光信號(hào)，并配置有一光學(xué)鏡頭，用于減少外界日光對(duì)信號(hào)幅度的影響；另一個(gè)光電探測(cè)器用于測(cè)量反射端紅光和近紅外光特征波長(zhǎng)處的植被反射光信號(hào)，其前面設(shè)置有一成像物鏡，可將距離1-1.5m處的目標(biāo)植被成像在該光電探測(cè)器的光敏面上，同時(shí)，該光電探測(cè)器和成像物鏡之間設(shè)置有一帶通濾光片和一截止濾光片，該帶通濾光片和截止濾光片組成一組透鏡，獲得中心波長(zhǎng)分別位于植被光譜反射率曲線斜率最大處兩端的紅光0.65-0.68 μ m波段到近紅外光0.77-0.86 μ m波段的光；所述兩個(gè)光電探測(cè)器的適配電路分別與A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述發(fā)射光源、A/D轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器分別與單片機(jī)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的儀器，其特征在于:它還包括有遮光體，用于減少紅光和近紅外光發(fā)射端對(duì)接收端信號(hào)幅度的影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的儀器，其特征在于:它還包括有調(diào)制時(shí)鐘產(chǎn)生電路和電源產(chǎn)生電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的儀器，其特征在于:所述發(fā)射光源為一組由特定頻率調(diào)制并交替發(fā)射紅光和近紅外光的發(fā)光二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測(cè)量歸一化植被差異指數(shù)的儀器，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換器為帶多路模擬 開關(guān)的A/D轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號(hào)】G01N21/27GK103900974SQ201410117257
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】李震, 洪添勝, 文韜, 岳學(xué)軍, 宋淑然, 孫道宗, 倪慧娜, 王為之, 張建 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)