[发明专利]一种作物冠层结构分析装置及方法

权利要求书

1.一种作物冠层结构分析装置，其特征在于，包括：冠层外部采集装置、冠层内部采集装置以及数据处理装置；

所述冠层外部采集装置包括：自动遮挡装置、第一光合有效辐射传感器以及第一数据采集模块，所述自动遮挡装置根据入射光线的方向自适应遮挡所述第一光合有效辐射传感器，所述第一光合有效辐射传感器与所述第一数据采集模块电连接；

所述冠层内部采集装置包括：半球图像传感器、第二数据采集模块和多个第二光合有效辐射传感器，所述半球图像传感器以及多个第二光合有效辐射传感器均与所述第二数据采集模块电连接；

所述数据处理装置、第一数据采集模块以及第二数据采集模块之间相互通信连接，所述数据处理装置用于获取由所述第一数据采集模块和第二数据采集模块采集的数据，所述冠层外部采集装置还包括：第一无线传输模块、底座以及罩设于所述底座上的透光半球，所述第一数据采集模块位于所述底座内部，所述第一光合有效辐射传感器位于所述透光半球的球心位置，所述自动遮挡装置根据入射光线的方向绕所述透光半球的球心转动并对所述第一光合有效辐射传感器进行遮挡，所述第一无线传输模块与所述第一数据采集模块电连接。

2.根据权利要求1所述的作物冠层结构分析装置，其特征在于，所述自动遮挡装置包括：支撑杆和遮挡片，所述遮挡片位于所述支撑杆的一端，所述第一光合有效辐射传感器的中心位置设有转动机构，所述支撑杆的另一端与所述转动机构连接。

3.根据权利要求2所述的作物冠层结构分析装置，其特征在于，所述透光半球由多个相等的多边形拼接而成。

4.根据权利要求1所述的作物冠层结构分析装置，其特征在于，所述冠层内部采集装置还包括水平测量杆，所述多个第二光合有效辐射传感器均匀分布在所述水平测量杆上，所述半球图像传感器位于所述水平测量杆中部，所述第二数据采集模块卡设在所述水平测量杆上。

5.根据权利要求4所述的作物冠层结构分析装置，其特征在于，所述第二数据采集模块内置有录音模块和第二无线传输模块，所述录音模块用于记录测量数据。

6.根据权利要求4所述的作物冠层结构分析装置，其特征在于，每个所述第二光合有效辐射传感器外部套设有透光保护罩。

7.一种基于权利要求1至6中任一所述作物冠层结构分析装置的作物冠层结构分析方法，其特征在于，包括：

利用所述冠层外部采集装置获取目标作物外部的光合有效辐射数据，所述目标作物外部的光合有效辐射数据包括：总的光合有效辐射、散射光合有效辐射以及直射光合有效辐射；所述自动遮挡装置配合所述第一光合有效辐射传感器获取所述总的光合有效辐射、所述散射光合有效辐射以及所述直射光合有效辐射，利用所述冠层内部采集装置获取目标作物内部测量位置i的半球图像数据和光合有效辐射数据；其中i表示目标作物内部不同的测量位置；所述半球图像传感器用于获取测量位置i的半球图像，所述第二光合有效辐射传感器用于获取测量位置i的光合有效辐射数据；

基于所述目标作物冠层结构内部测量位置i的半球图像数据和光合有效辐射数据，采用多曝光图像融合法，得到所述测量位置i的冠层孔隙度；

其中，所述多曝光图像融合法包括：多曝光图像融合、二值化多曝光图像融合后的图像以及计算二值化后图像中白色像素的比例。

8.根据权利要求7所述的作物冠层结构分析方法，其特征在于，还包括：获取所述冠层内部采集装置贴近地面位置的冠层孔隙度数据，利用叶面积指数和冠层孔隙度的关系公式，得到目标作物的叶面积指数。

9.根据权利要求7所述的作物冠层结构分析方法，其特征在于，还包括：根据所述目标作物冠层结构外部的光合有效辐射数据、目标作物冠层结构内部的光合有效辐射数据和冠层孔隙度，计算得到测量位置i的散射光合有效辐射以及直射光合有效辐射；其中，所述目标作物冠层结构内部的光合有效辐射数据为所有第二光合有效辐射传感器的测量值的平均值。