[发明专利]一种作物氮素营养无损诊断的图像评价指标的建立方法

权利要求书

1.一种用于小麦氮素营养无损诊断的图像评价指标的建立方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)、取样：获取小麦冠层图像、小麦植株的叶片氮含量；

(2)、利用基于H分量的K均值聚类方法分割提取小麦冠层图像，计算每幅小麦冠层图像中叶片所有非0像素点R、G、B、H、S、I分量的平均像素值作为基础颜色特征参数，分别定义为r、g、b、h、s、i；计算9个图像特征参数，即3个单色分量r、g、b，3个线性组合参数r-g-b、r-g、r-b以及3个标准化参数(r-g-b)/(r+g+b)、(r-g)/(r+g+b)、(r-b)/(r+g+b)；

(3)、构建待调优的颜色组合指数CMI＝(xr-yg-zb)，然后与相同田块的叶片氮含量拟合，拟合步骤如下：

a、设x∈[1,2]，y∈[-1,1]，z∈[-1,1]，绝对值越大则对应颜色分量的贡献度越大，0即无贡献度；

b、在上述范围内，设步长为0.05，按步长不断调整x，y，z值，与叶片氮含量进行回归分析，计算x，y，z值与决定系数R²，构建四维数组[x,y,z,R²]；

c、绘制四维数组[x,y,z,R²]的三维分布图；颜色分布表示R²高低，CMI与叶片氮含量相关性最高的区域，分布在x∈[1.5,2]，z∈[-1,-0.5]或y∈[-0.5,0]，z∈[-1,-0.5]；

d、对于小麦作物，R²最大为0.83353时，对应x，y，z即为r、g、b线性拟合的最优值，x＝1.6，y＝-0.95，z＝-0.8；

e、对CMI标准化处理，确定NCMI具体公式如下：

NCMI＝(1.6r-0.95g-0.8b)/(r+g+b)。

2.根据权利要求1所述的小麦氮素营养无损诊断的图像评价指标的建立方法，其特征在于步骤(1)中，小麦冠层图像的获取方法：在小麦拔节期，采用相机距冠层1.0m高度、与地面90°拍摄采样。

3.根据权利要求1所述的小麦氮素营养无损诊断的图像评价指标的建立方法，其特征在于步骤(1)中，小麦植株的叶片氮含量的获取方法：小麦冠层图像拍摄当天对小麦地上部破坏性取样，选择15～25株植株，凯氏定氮法测定小麦植株的叶片氮含量，取平均值。

4.根据权利要求1所述的小麦氮素营养无损诊断的图像评价指标的建立方法，其特征在于步骤(1)中，样本点采自不同品种、不同生育期、不同施氮水平、不同种植密度和不同年份。

5.一种小麦氮素营养无损诊断的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)获取待测田块的小麦冠层图像，用基于H分量的K均值聚类方法分割提取小麦冠层图像，计算3个单色分量r、g、b；

(2)按照权利要求1～4中任一项所述的方法确定颜色组合标准化指数NCMI中的x、y、z，其中，NCMI＝(xr-yg-zb)/(r+g+b)；

(3)将步骤(1)中获得的3个单色分量r、g、b的值代入权利要求1中确定的NCMI计算公式NCMI＝(1.6r-0.95g-0.8b)/(r+g+b)中，计算得到的颜色组合标准化指数NCMI即为预测的待测田块的小麦含氮量。