[发明专利]一种基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测装置，其特征在于，包括直射光源、光电探测器、数据采集卡以及上位机，所述光电探测器包括光电反射传感器以及光电信号调理电路；

所述光电反射传感器连接光电信号调理电路的输入端，光电信号调理电路的输出端通过数据总线连接数据采集卡，数据采集卡连接上位机；

所述直射光源的出光口设置有一个反光杯；所述光电反射传感器布置在直射光源出光口边缘，接收直射光源发出后所反射回来的光。

2.根据权利要求1所述的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测装置，其特征在于，所述直射光源布置于十字支架下方。

3.根据权利要求1所述的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测装置，其特征在于，所述直射光源是输出波长为808nm的近红外激光器。

4.根据权利要求1所述的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测装置，其特征在于，所述光电探测器包括多个光电反射传感器，所述多个光电反射传感器串联后连接光电信号调理电路输入端。

5.根据权利要求1所述的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测装置，其特征在于，所述光电反射传感器为红外硅光电池。

6.根据权利要求1所述的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测装置，其特征在于，所述反光杯为铝灯杯，铝灯杯内部经过真空电镀处理。

7.一种基于权利要求1所述的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测装置实现的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测方法，其特征在于，步骤如下：

步骤S1、首先进行拟合测试，获取到光电探测器输出的电压信号的电压值与茶树叶片重叠层数之间的关系，具体过程如下：寻找相应层数的茶树叶片作为测试对象，然后将反光杯放置在测试对象上方，并且移动反光杯对每一测试对象进行多次测试，每次测试时，光电探测器将茶树叶片反射回的光信号转换为电压信号，然后将电压信号经过数据采集卡采集至上位机；将寻找到的多种层数的茶树叶片测试对象经过上述测试后，由上位机拟合得到光电探测器输出的电压信号的电压值Y和茶树叶片重叠层数X之间的函数关系；

步骤S2、上位机进行参数设置：根据步骤S1中拟合得到的光电探测器输出的电压信号的电压值Y和茶树叶片重叠层数X之间的函数关系设置一个电压阈值；

步骤S3、当进行茶树叶的叶面积指数检测时，进行如下操作：

将反光杯分别依次放置于各测试点上方进行测试，光电探测器将茶树叶片反射回的光信号转换为电压信号，然后将电压信号经过数据采集卡采集至上位机，上位机判断光电探测器输出电压信号的电压值是否超过电压阈值；若否，则表示反光杯下方测试点不存在茶树叶片；若是，则表示反光杯下方测试点存在茶树叶片；其中，针对于存在茶树叶片的每一测试点，上位机根据反光杯放置于该测试点上方时光电探测器输出电压信号的电压值，利用光电探测器输出的电压信号的电压值Y和茶树叶片重叠层数X之间的函数关系，计算出该测试点的茶树叶片重叠层数；

当所有测试点完成测试后，计算茶树叶投影面积、茶树叶总面积和叶面积指数；其中：叶面积指数＝茶树叶总面积/茶树叶投影面积；所述茶树叶投影面积为所有测试点的光斑面积之和；所述茶树叶总面积为存在茶树叶片的所有测试点的茶树叶片面积之和；其中，测试点的茶树叶片面积＝测试点的茶树叶片重叠层数×测试点的光斑面积；测试点的光斑指的是直射光源照射到测试点产生的光斑。

8.根据权利要求7所述的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测方法，其特征在于，所述步骤S1中拟合得到的光电探测器输出的电压信号的电压值Y和茶树叶片重叠层数X之间的函数关系为：Y＝Aexp(BX)；其中A和B为拟合得到的正数，A>0，B>0。

9.根据权利要求7所述的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，在进行茶树叶的叶面积指数检测时，将反光板底面分别置于各测试点上方2～4cm。

10.根据权利要求7所述的基于光谱反射的茶树重叠叶面积指数检测方法，其特征在于，所述电压阈值为1.5V。