[发明专利]一种玉米叶片图像氮含量自动建模方法及装置

说明书

本发明提供一种玉米叶片图像氮含量自动建模方法及装置，涉及互联网玉米氮含量检测实验室建模技术领域。该玉米叶片图像氮含量自动建模方法S1、玉米营养液培养；S2、样本采集；S3、自动预处理；S4、自动，该玉米叶片图像氮含量自动建模装置：包括：暗室和上位机，暗室的正表面开设有出口，暗室内壁的顶部固定安装有CCD相机。该玉米叶片图像氮含量自动建模方法及装置，图像直接检测玉米氮含量目前应用较少，建模方法存在制约，因为图像中包含大量信息，颜色、形状，全部与氮含量进行建模，或直接与氮含量建模，工作量过大，而直接提取平均灰度值、三分量均值、三分量标准差和三分量变异系数作为建模输入量，氮含量作为输出量，简化建模复杂度。

技术领域

本发明涉及玉米氮含量检测实验室建模技术领域，特别的为一种玉米叶片图像氮含量自动建模方法及装置。

背景技术

氮素是作物生长发育过程中需求量最多的营养元素之一，是对作物各个生育时期的生长、发育影响最为显著的营养元素之一，同时对作物长势和产量有重要的作用。氮肥的适量施用对玉米的长势具有促进作用，过量的氮肥反而具有抑制的作用。将检测到的某种量作为输入量，氮含量作为输出量，进行数据训练建模，所得到的关系模型可应用于氮含量检测，输入检测到的量，即可得到当前氮含量的值。如何准确高效地建立某种检测值与玉米氮含量之间的关系模型，关系到能否实时、准确地获取叶片氮素营养水平状况，有利于掌握作物动态长势，及时合理地进行氮素诊断和施肥调控。

常用的诊断叶片氮含量的方法是凯氏定氮法，直接进行化学检测，但这种方法的特征性差，得到的测量结果只能代表样品中所有含氮化合物的总量，在计算氮的含量时，认为所有的氮都来源于蛋白质，因此测定结果比实际值偏高，并且需要破坏叶片进行实验室检测，实时性较差。

还有直接利用高光谱仪器，以光谱反射率作为输入，氮含量作为输出进行建模，此方法仪器较为昂贵，且大量采集样本具有难度。采用遥感的方式，是用作物长势与氮含量建模，只能概略估算。近年来，作物表型图像作为模型输入量的建模方式受到关注，然而图像中包含色彩、形状等大量信息，以图像作为输入量直接与氮含量进行建模，会有大量冗余数据，模型不易建立，因而需在图像中提取某些信息作为输入量，与输出的氮含量进行建模，然而此种方法，需要先对图像进行预处理，提取信息再建模，过程繁琐，如果想通过增加图像数量来提高建模精度，就会造成工作量过大。且该类图像建模方法采集样本多在同一环境中进行，为考虑不同光照强度变化对图像样本的影响，因而在具体应用时会存在一定误差。

发明内容

本发明提供的发明目的在于提供一种玉米叶片图像氮含量自动建模方法及装置，该解决上述背景技术中的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种玉米叶片图像氮含量自动建模方法，包括以下步骤：

S1、在适宜的实验室环境中，进行玉米营养液培养，控制其他营养元素保持一致，氮素施以不同剂量，以求玉米叶片因氮含量不一样而呈现不同表型特性，按此方法进行大量种植，以求获得大量样本以增加建模准确度，并对培养箱进行编号以方便后期输入输出量对应。

S2、样本采集。

S3、自动预处理。

S4、自动建模。

作为本发明进一步的方案：所述根据S2操作步骤中，样本采集：分别在苗期，拔节期，大喇叭口期等不同玉米生长时期采集不同培养液种植的玉米叶片样本，按编号顺序置于载物台上，用上位机控制相机进行拍照，光源强度自动变化，模拟自然界光照强弱变化以方便所建模型应用时，傍晚或正午等各种光照强度下均可得到较为准确输出结果，由弱到强10个档位，每个档位相机自动进行拍照，得到图像样本存入上位机，玉米叶片样本采用化学方法进行氮含量检测，所得结果按照序号顺序导入上位机电脑，以方便与图像样本对应。

作为本发明进一步的方案：所述根据S3步骤中，还包括以下步骤：