第三章 农作物生理信息感知技术.ppt

第三章农作物生理信息感知技术

3.1概述3.2农作物养分信息感知技术3.3农作物生理形态信息感知技术3.4农作物病虫害信息感知技术目录

3.1概述在传统农业模型的基础上，大力发展精细农业。精细农业要求实现快速、实时、准确和定位化地获取植物生长信息。研究和开发便携式植物生命信息监测仪器和传感仪器等软硬件平台，对实现农作物信息的动态感知和快速无损获取，促进现代农业的进步是十分必要的。

3.2.1农作物氮（磷钾）元素传统检测方法3农作物磷钾传统检测方法磷含量检测：紫外-可见光分光光度法。钾含量检测：火焰光度计测定。4杜马斯燃烧法用RapidNcube杜马斯定氮仪测，单个样本测量时间短，检测过程对人体无害，没有废硫酸等有毒废液产生，100%氮回收率，全自动，价格昂贵。12在催化条件下，用浓磷酸将样品中的有机氮全部转化成无机铵盐，然后在碱性条件下将铵盐转化为氮，随着水蒸气蒸馏出来并被过量的硼酸也吸收，再以标准盐酸滴定，计算出样品中的氮量。凯氏定氮法叶色卡法将农作物正常的叶色做成标准的比色卡，然后作物的实时叶色与比色卡进行对比，从而判断农作物是否缺素。3.2农作物养分感知技术

原理：根据植物叶片中叶绿素对有色光的吸收特性，通过测量一定波长下发射光照度和透过叶片后的光照强度进行叶片叶绿素含量的测定。特点：测试速度快，无损检测，灵敏度高，适应性广，具有存储数据和简单计算的功能。1.SPAD-502叶绿素计原理：通过分析作为叶片的光谱曲线，从中找出与作物氮元素相关的特征波长，从而分析作物的氮元素含量。2.光谱分析技术原理：用机器模拟人对目标物体进行测量和判断的方式来进行工作。机器视觉系统通过图像获取装置将目标转化成图像信号，接收到图像信号之后利用计算机将其转化成数字信号，之后人们按照自己的需求通过计算机程序让计算机从这些数字信号之中提取所需要的目标特征，并利用这些特征做出相应的判断。特点：生产自动化，在线快速实时检测。3.机器视觉技术原理：光谱与图像的融合，它既能获取光谱信息又能获取空间信息，可以对样本进行定量和定性的分析。（1）多光谱成像技术将光谱技术和机器视觉技术相结合（适合田间快速在线检测）（2）高光谱成像技术当前新型光谱与图像融合的技术。（主要用于基础研究）4.光谱成像技术3.2.2农作物养分信息快速检测方法

3.3.1农作物生理信息感知技术植物生理信息（蛋白质、酶类、氨基酸类、抗氧化指标等）、呼吸作用和光合作用（光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶温、光合有效辐射、大气温湿度等）等生理指标直接影响植物不同阶段的生长发育，对作物的长势、产量和农产品质量具有重要的影响。目前，国内外应用光谱技术、多光谱成像技术、高光谱成像技术等进行植物生理信息检测的研究才刚刚起步。3.3农作物生理形态信息感知技术

1.植株地面部分三维形态信息感知技术1）基于机器视觉的植物信息采集依据机器视觉进行信息采集，采用多视点方法对同一植物多方位观测实现对植物图像或点云的采集，同时结合相关植物学（包括植物形态、长势等）知识利用重建算法等来实现植物的信息采集。（单目视觉系统、双目视觉系统、多目视觉系统）2）基于三维激光扫描的植物信息采集三维激光扫描技术依据激光测距原理，利用发射自三维激光扫描仪中的激光，通过特定的测量设备和测量方法获得实物表面离散的几何坐标数据的测量技术。在获取适当距离静态物体的空间三维信息上具有快速准确且能深入到复杂环境进行作业等优点，应用在农田导航和植物信息检测、果园导航和果树信息检测、森林植被检测信息、叶片检测等。3.3.2农作物三维形态信息感知技术

1.植株地面部分三维形态信息感知技术3）基于结构光扫描的植物信息采集结构光扫描仪是一种主动测距传感器，其原理是光源打出的结构光受到被测物体表面信息的调制而发生形变，利用图像传感器记录变形的结构光条纹图像，并结合系统的结构参数来获取被测物体的三维信息。4）基于超声波等声学方法的植物信息采集超声波传感器是另外一种主动测距传感器，可以应用于测距、导航、传感、加工、清洗等农业生产领域。在植物参数获取方面，超声波在检测时需要载体的移动来获得空间点云信息，由于波束角的影响其检测精度和在细节检测方面有一定的局限，在应用中常与其他传感器搭配，主要起辅助作用。3.3.2农作物三维形态信息感知技术

2.植株地下部分三维形态信息感知技术根系是植物生长过程中吸收养分和水分的重要器官，对植物的正常生长发育具有极其重要的影响。研究表明在土壤非生物逆境胁迫情况下，植物可以通过调节自身的什么活动规律来适应环境的胁迫，在宏观上表现为根系形态构型的改变。植物根系研究十分困难（为什么？）1）传统方法经过取样、根土分离、冲洗等环节