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氮素和水分含量是评价油菜作物生长状况的重要因素,如何快速、准确的测得田间油菜作物氮素水分含量是实现油菜营养诊断的关键。本文以不同氮素水分水平培养的油菜作物为研究对象,研究了基于多传感信息融合技术的油菜氮素水分检测方法,构建了多传感多信息油菜氮素水分检测系统。主要研究成果如下:
对基于光谱分析技术的油菜植株氮素水分定量分析方法进行了研究,通过采集的油菜冠层光谱数据,提取了油菜氮素水分敏感波长,建立了油菜氮素水分检测理论模型。同时研究了多传感信息融合技术,根据应用要求选择加权平均法作为油菜氮素水分在线检测的多传感信息融合方法。
构建了一种由照度传感器、温湿度传感器、反射光谱探测器、多光谱视觉传感器和红外测温传感器组成的多传感油菜氮素水分检测系统,搭建了信号调理电路和从笔记本电脑获取便携式电源的逆变电源电路,从而形成了整个多传感油菜氮素水分检测硬件系统。
设计了由可调传感光源、光路滤光模块、无源探测阵列、信号调理和采集模块组成的反射光谱探测器。实验验证了反射光谱探测器的工作性能。结果表明:反射光谱探测器样本分类准确率为65%,可以粗糙测量油菜植物氮素水分含量。
采用NI USB-6008数据采集卡和NI PCI-1428图像采集卡同步采集信号,在LabVIEW软件平台下实现了油菜多传感信息的采集、处理、融合和显示。
在江苏大学温室内进行了油菜氮素水分测量试验,通过两种方法测得的数据对比分析,多传感油菜氮素水分检测系统在自然环境下预测值与实测值的相关系数大于0.88,均方根误差为2.79。系统在较稳定的测量环境下的测量值较准确,能够达到较好的效果。