[发明专利]一种归一化植被指数获取装置及方法

说明书

本发明涉及作物氮营养状况检测技术领域，具体是一种归一化植被指数获取装置及方法。所述归一化植被指数获取装置包括以一定时钟频率发射双波段光于作物冠层，并采集作物冠层的反射光转换为反射光电信号的光路，以及用于接收、处理反射光电信号的电路。所述光路包括双波段的光源和光源的出光侧设有的聚光透镜，所述聚光透镜的出射光一部分被一组与电路连接的光电转化元件接收，另一部分投射至作物冠层，经作物冠层叶片反射后再经聚光透镜被另一组与电路连接的光电转化元件接收；本发明的有益效果是：通过设置在光路上的多个光电转化元件进行光电转换，保证归一化植被指数精度的情况下，简化了光学部件，降低了装配要求，成本低，利于推广。

技术领域

本发明涉及作物氮营养状况检测技术领域，具体是一种归一化植被指数获取装置及方法。

背景技术

归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)是指在遥感影像中，近红外波段的反射值与红光波段的反射值之差比上两者之和，即：NDVI＝(NIR-R)/(NIR+R)，NDVI值可作为作物氮营养状况的诊断指标，为作物氮肥管理提供依据。

在作物营养管理和施肥中，作物氮营养诊断技术与方法不断地改进，经历了从肉眼观察、叶片色卡比对、植株取样化学分析等发展阶段。其中，现有技术中公开了一种作物氮素检测装置及其检测方法，但是其结构复杂，特别是光学部件繁多，对安装精度要求高，且设备建设成本高，不利于普适性推广，不能满足快速、非接触式或农机具集成的诊断要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种归一化植被指数获取装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题，可用于快速、非接触式地对作物进行氮营养诊断，为科学施用氮肥提供诊断数据。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种归一化植被指数获取装置，包括以一定时钟频率发射特定的双波段光、采集作物冠层的反射光并转换为反射光电信号的光路，用于接收、处理反射光电信号的电路，所述光路包括具有双波段的光源和光源的出光侧设有的聚光透镜，所述聚光透镜的出射光一部分被一组与电路连接的光电转化元件接收，用于标定光源的发射光强度，另一部分投射至作物冠层，经作物冠层叶片反射后被另一组与电路连接的光电转化元件接收；作物冠层叶片的反射光光路上设有聚光透镜和滤光元件。

作为本发明进一步的方案：光源分别为红光和红外光，以时间段(Δt)分别发射，即第一Δt时间段发射红光，第二Δt时间段发射红外光，第三Δt时间段无发射光，如此往复下去；当光源的出射光经聚光透镜聚集后射向作物冠层叶片发生反射，再经聚光透镜聚集，经滤光元件过滤后射向光电转化元件，可分别产生红光、红外光和环境光的反射光强度电信号，经数据处理获得归一化植被指数。

作为本发明再进一步的方案：所述光源的出射光的波段包含红光和红外光，其中，红光波段为650至670nm，红外光波段为840至860nm。

作为本发明再进一步的方案：所述电路包括单片机、与单片机和光电转化元件连接的信号调理电路，所述信号调理电路用于对反射光电信号进行调理。

作为本发明再进一步的方案：所述信号调理电路至少包括运算放大器和滤波器，所述运算放大器用于放大光电转化元件传输的电信号，所述滤波器用于过滤运算放大器传输的噪声电信号，并输出设定频率的电信号给单片机。

作为本发明再进一步的方案：所述单片机连接有输出模块，单片机通过输出模块输出或示出归一化植被指数。

作为本发明再进一步的方案：所述滤光元件采用双带通滤光片，用于对设定波段的光进行过滤。