板电脑等数码图像采集设备的普及，使低成本获取棉花冠层图像更加简单易行，而成熟的数字图像技术也使通过分析棉花冠层图像获取棉花冠层覆盖度更加简单快捷。本实施例中提供了一种较优的棉花冠层覆盖度的获取方法，具有更加准确，易于实现的特点。
[0027]作为上述实施例的优选，历史数据中的光合有效辐射吸收比例fAPAR通过如下步骤获得:分别测量冠层上入射光合有效辐射PARin、冠层和土壤反射的光合有效辐射PAR-、地面反射光合有效福射PARsciil以及冠层透射光合有效福射PAR &ansm，通过下式获得光合有效辐射吸收比例:fAPAR= (PARin- PAR out- PAR transn+PARsoll) /PARin0通过上述公式可以获得准确的光合有效辐射吸收比例，从而与同期的棉花冠层覆盖度回归得到模型。原始数据的准确获得是回归模型的基本，直接影响结果的准确性。上述的各光合有效辐射数据使用光照计耦合线性光合有效辐射传感器测量。本实施例中使用L1-250A光照计耦合L1-191SA线性光合有效辐射传感器(L1-C0R公司，美国)测量上述各光合有效辐射数据，具体测量步骤如下:测定时保持传感器感应面水平且垂直于行向，分别放置在宽行和窄行进行测量；在冠层上方50cm左右处，感应面分别朝上和朝下采集冠层上入射光合有效辐射及冠层和土壤反射的光合有效辐射；在冠层内距地面15cm左右处，感应面朝下测定地面反射光合有效辐射PARscill;感应面朝上放置在距地面2cm左右处测定冠层透射光合有效辐射PAR transno按照本实施例的标准进行测量，获得的数据准确。上述光合有效辐射数据采集与对应的棉花冠层图像的采集同步进行。
[0028]作为上述实施例的优选，棉花冠层覆盖度估测光合有效辐射吸收比例的模型的表达式如下:y = 0.035+1.047x，式中x表示棉花冠层覆盖度，y表示光合有效福射吸收比例。本实施例建立的fCover估测棉花fAPAR的模型的决定系数为0.895，估计标准误差(SE)为0.076 ;此线性模型的截距和斜率分别接近于O和1，说明fCover与fAPAR有较好的——对应关系。
[0029]通过用不同年度以及不同品种的数据(η = 36)对本发明实施例所建模型的性能进行综合评价。具体见图1，fAPAR的观测值与估测值之间呈极显著的线性关系(R2 =0.964)，斜率和截距分别为0.989和一 0.027，RMSE为0.058 (占fAPAR均值的7.85% )，验证结果表明所建模型具有较高的估测精度。
[0030]本发明实施例中覆盖度提取精度是关键。通过比较了一天中不同时刻以及比较了阴天与晴天条件下获取的冠层图像所提取的覆盖度值，发现不同条件下的覆盖度之间差异不显著，表明本发明方法中覆盖度的测定不受此类因素的限制。为充分获取空间异质性信息，可以连续多次采集样点冠层图像，用多幅图像提取的覆盖度的均值作为样点数据。一方面，随着数码相机、智能手机和平板电脑等数字图像采集工具已经在人们的生活中得到普及，以及随着信息技术的飞速发展，此类图像设备的性价比、可操作性、传感器等主要配件的性能都在不断的提升；另一方面，数字图像可以永久记录作物冠层的颜色、形态等信息，随着数字图像处理技术也在不断发展，新的图像处理方法有利于改进图像分类识别的精度。可见，本发明方法具有良好的应用前景。
[0031]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.基于数字图像技术的棉花光合有效辐射吸收比例的测定方法，包括如下步骤: 通过棉花冠层覆盖度及同期的光合有效辐射吸收比例的历史数据建立利用棉花冠层覆盖度估测光合有效辐射吸收比例的回归模型； 获取观测区域棉花冠层覆盖度，将观测区域棉花冠层覆盖度代入所述模型，从而得到相应的光合有效辐射吸收比例； 所述棉花冠层覆盖度通过分析棉花冠层图像得到。2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述棉花冠层图像的拍摄条件为:风速未致使棉花冠层器官发生明显波动；棉花冠层图像通过垂直拍摄棉花冠层获取；拍摄高度为1.5m ;棉花冠层图像采用JEPG格式存储。3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，获取棉花冠层覆盖度的具体步骤如下，应用基于统计学的图像分割方法对棉花冠层图像中的像素进行分类识别，用图像中绿色像素数占整幅图像总像素数的比例表示棉花冠层覆盖度。4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，历史数据中的光合有效辐射吸收比例fAPAR通过如下步骤获得: 分别测量冠层上入射光合有效辐射PARin、冠层和土壤反射的光合有效辐射PARciut、地面反射光合有效福射PARsciil以及冠层透射光合有效福射PAR transm,通过下式获得光合有效福射吸收比例:fAPAR = (PARin- PARout- PAR transni+PARSC]ll)/PARin。5.根据权利要求4所述的测定方法，其特征在于，使用光照计耦合线性光合有效辐射传感器测量各光合有效辐射数据。6.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，测定时保持传感器感应面水平且垂直于行向，分别放置在宽行和窄行进行测量；在冠层上方50cm处，感应面分别朝上和朝下采集冠层上入射光合有效辐射PARin及冠层和土壤反射的光合有效辐射PAR _;在冠层内距地面15cm处，感应面朝下测定地面反射光合有效辐射PARscill;感应面朝上放置在距地面2cm处测定冠层透射光合有效福射PAR&ansm。7.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述棉花冠层覆盖度与光合有效辐射吸收比例的模型的表达式如下:y = 0.035+1.047x，式中x表示棉花冠层覆盖度，y表示光合有效辐射吸收比例。
【专利摘要】本发明公开了一种基于数字图像技术的棉花光合有效辐射吸收比例的测定方法，包括如下步骤：通过棉花冠层覆盖度及同期的光合有效辐射吸收比例的历史数据，建立利用棉花冠层覆盖度估测光合有效辐射吸收比例的回归模型；获取观测区域棉花冠层覆盖度，将观测区域棉花冠层覆盖度代入所述模型，从而得到相应的光合有效辐射吸收比例；所述棉花冠层覆盖度通过分析棉花冠层图像得到。本发明方法通过建立基于棉花冠层覆盖度的光合有效辐射吸收比例模型，从而在得到观测区域的棉花冠层覆盖度即可获得相应的光合有效辐射吸收比例，而棉花冠层覆盖度可通过分析棉花冠层图像得到，方法简单易行，准确度高。
【IPC分类】G01N33/50, G01N21/25
【公开号】CN105158168
【申请号】CN201510212972
【发明人】王方永, 邓福军, 余渝, 林海, 韩焕勇, 陈兵, 肖春华, 王琼, 孔宪辉, 宁新柱, 董承光, 刘政, 王旭文
【申请人】新疆农垦科学院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年4月29日