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基于高光谱工成像的黄瓜叶内叶绿素分布的无损检测

访问量:1308 发布时间:2022-10-19

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  本研究应用了400-1000nm的高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS13进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。

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  叶绿素是一种常见的有机化合物,因为它们自然存在于植物中,并赋予其特定的颜色。在体内,这些色素在光合作用中起着重要的作用,蔬菜的营养状况与光合色素的含量高度相关。光合色素率技术可以提高农场的经营效率,减少农场对环境的影响。在这个领域,这些都刺激着研究的积极性,以找到有效的方法。传统方法的色素分析需要通过提取光度法或高效液相色谱法,这样会破坏测量的叶片。因此,随着时间的推移,不允许测量单个叶片中色素含量的变化。另外,这种技术既耗时又昂贵,使得整体景观植被健康和生态系统的评价不切实际。此外,无论其来源是原生的还是提取的叶绿素都是脆弱的分子,易于修改,具有能够快速准确地识别和量化叶片的色素。本研究的目的是调查光谱反射率与叶绿素含量之间的关系,以发展基于高光谱成像的叶绿素在黄瓜叶片中分布的无损检测技术。采集并处理了450-850纳米范围内立方体黄瓜叶的高光谱图像数据。

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  从黄瓜叶样品中获得的立方体高光谱图像数据如图1所示(a)所示。原始反射图像采用平场校正(公式1),图1(b)位于红(670纳米)的三个波长,绿(525纳米)蓝(460nm)因此,类似的自然色出现在区域组合的光谱图像中。当波段上升时,图像的强度发生了变化。选择静脉叶(静脉)、叶(绿)绿叶肉面积、黄叶肉面积(黄色)三个区域,如图1所示(b)所示。三个区域的10x计算图10像素的平均反射光谱(d)三个领域的平均光谱发生了很大的变化。由于新鲜叶片中的化学成分分布在细胞和细胞器的组织中,光谱特征与叶片图像不一致。样品的选择区域变得非常重要,对预测模型的性能产生了深远的影响。,叶绿素的测的测定。平均光谱和平滑频谱如图1所示(c)所示。从图1(c)到图1(d)。反射光谱在850到128之间饱和,毛刺多。进一步处理450-900纳米范围内的波长,以避免低信噪比。代表单波段反射图像的黄瓜叶是从500到850纳米选定的8个波段,如图2所示。不同光谱区域之间的差异证明了高光谱图像的一般模式。其个叶片的图像质量从500到850纳米相当好。750和850叶片表面的叶静脉nm由于叶面上的黑斑,静脉与正常叶肉之间的光谱比较显得更加明显。

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