玉米拔节期冠层叶绿素含量多光谱图像检测

• 作 者: 孙红 赵毅 张猛 文瑶 李民赞 杨玮 Qin Z
• 机 构: 中国农业大学",现代精细农业系统集成研究",教育部重点实验室,中国农业大学农业部农业信息获取技术重点实验室,美国华盛顿州立大学精细农业及农业自动化研究中心
• 出 处: 农业工程学报
• 发表日期: 2015年S2期
• 关键词: 叶绿素 图像处理 模型 多光谱图像 玉米拔节期 植被指数
• 基金项目: 国家863项目(2013AA102303);自然科学基金(31271619,31501219)

为了探索大田玉米冠层叶片叶绿素指标的快速检测方法。采用自主研发的2-CCD多光谱图像成像系统采集了大田玉米拔节期冠层图像,并同步获取了样本叶绿素含量指标SPAD值。对多光谱图像进行了平滑滤波,并基于HSI颜色空间实现了冠层图像的分割。提取了玉米冠层可见光(blue(B),green(G),red(R);400~700 nm)和近红外(near-infrared,NIR,760~1 000 nm)4个波段平均灰度值并计算了平均灰度值计算比值植被指数(RVI,ratio vegetation index)、归一化植被指数(NDVI,normalized difference vegetation index)、修改型二次土壤调节植被指数(MSAVI2,modified soil-adjusted vegetation index)等8种常见植被指数作为图像检测参数。分析了这12个检测参数与叶绿素指标之间的相关性,讨论了图像检测参数的多种组合,建立了叶绿素指标的多元线性回归分析(MLRA,multiple linear regression analysis)模型。研究结果表明:R、G、B波段的平均灰度值与叶绿素指标成较高负相关,相关系数分别为-0.73,-0.71和-0.71,植被指数中相关性较好的是NDVI、MSAVI2和RVI,相关系数分别为0.83、0.81和-0.81。基于这6个参数组合建立的叶绿素指标估算模型拟合度最好,其建模集决定系数为0.79,验证集决定系数为0.71,研究结果为无损检测玉米拔节期叶绿素含量提供了支持。