[发明专利]一种基于高光谱的小麦条锈病监测方法

说明书

本发明涉一种基于高光谱的小麦条锈病监测方法，步骤为：在条锈病发病窗口期内按照小麦生长周期获取健康小麦的各个时期的光谱波段特征指纹；在条锈病发病窗口期内按照小麦生长周期获取条锈病小麦的各个时期的光谱波段特征指纹；利用贝叶斯稀疏概率分析法估算健康小麦的光谱波段特征指纹与条锈病小麦的光谱波段特征指纹的关联函数值，获得小麦条锈病不同阶段的光谱波段特征；获取待监测区域小麦的高光谱图像数据，并提取光谱图像的能量分布，获得光谱波段特征指纹；利用小麦条锈病的光谱波段特征对采集的待监测区域小麦的光谱波段特征指纹进行筛选，从而确定待监测区域的条锈病情况。

技术领域

本发明涉及监测领域，尤其是一种基于高光谱的小麦条锈病监测方法。

背景技术

小麦条锈病是是小麦生产上分布广、传播快，危害面积大的重要病害，主要危害叶片及叶鞘，破坏叶绿素，造成光合效率下降，并掠夺植株养分和水分，增加蒸腾量，导致灌浆受阻，千粒重下降，一般减产20％～30％，最严重时几乎颗粒无收。因此必须加强病情监测，采取进行分区防治策略，选用高效药剂品种，及时防治病害流行，才能确保小麦丰收。

目前对小麦条锈病大多采用卫星影像的方法进行监测，但采用卫星影像会受到分辨率的影响，且数据尺度小，成本高，限制了使用率。

发明内容

针对上述问题，本方案提出了一种高光谱的小麦条锈病监测方法的方案，通过实验室法进行对小麦条锈病侵染过程的接触期、侵入期、潜伏期和发病期四个阶段进行高光谱波段特征提取，获得基准，通过无人机对小麦条绣病进行大田高光谱遥测信息采集，与基准进行对比，获得小麦条锈病情况，不需要使用卫星影像。

本发明提供如下技术方案：一种基于高光谱的小麦条锈病监测方法，包括如下步骤：S1、在条锈病发病窗口期内按照小麦生长周期获取健康小麦的各个时期的光谱波段特征指纹；S2、在条锈病发病窗口期内按照小麦生长周期获取条锈病小麦的各个时期的光谱波段特征指纹；S3、利用贝叶斯稀疏概率分析法估算健康小麦的光谱波段特征指纹与条锈病小麦的光谱波段特征指纹的关联函数值，获得小麦条锈病不同阶段的光谱波段特征；S4、获取待监测区域小麦的高光谱图像数据，并提取光谱图像的能量分布，获得光谱波段特征指纹；S5、利用小麦条锈病的光谱波段特征对采集的待监测区域小麦的光谱波段特征指纹进行筛选，从而确定待监测区域的条锈病情况。分别获取健康小麦和条锈病小麦的各个时期的光谱波段，利于进行对比结合；然后获得健康小麦和条锈病小麦的关联函数，这样监测到条锈病时，可以准确的确定条锈病所处的时期，便于进行防治。条锈病情况包括出现条锈病的位置、面积和病变程度。

在获取健康小麦情况时，具体步骤为：实验室环境下，对条锈病发病窗口期内按小麦生长期t分别采集健康小麦样本Nt个，样本相互独立，分别获取与样本对应的Nt个独立的高光谱图像和与高光谱图像对应的光谱曲线图；、对健康小麦Nt个样本的高光谱图构建光谱能量图；获得Nt个独立的健康小麦样本的光谱能量图中的像元权重，设定权重阈值，过滤低于阈值的像元，获得高阈值的像元情况，即获得每个高光谱图的光谱波段特征指纹。在实验室环境下，避免或者减少了外部环境对小麦的影响，保证了取样的准确性；取多个样本且均匀取样，保证了在小麦整个生长周期的均匀取值，且每个样本相互独立，避免了相互影响。

在获取条锈病小麦情况时，具体包括：实验室环境下，对条锈病发病窗口期内按小麦生长期t分别采集条锈病小麦样本Mt个，样本相互独立，分别获取与样本对应的Mt个独立的高光谱图像和与高光谱图像对应的光谱曲线图；对条锈病小麦Mt个样本的高光谱图构建光谱能量图；获得Mt个独立的条锈病小麦样本的能量光谱图中的像元权重，过滤掉低于设定权重阈值的像元，获得每个高光谱图的光谱波段特征指纹。在实验室环境下避免了其他病害对小麦的影响，保证了取样只是针对条锈病，样本相互独立，避免影响。