基于可见近红外光谱的植物叶绿素含量无损检测方法研究

　　本研究应用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）。

　　叶绿素在植物光合作用过程中起着重要作用，其含量是植物营养胁迫、光合作用能力和生长状况的重要指示因子。对植物叶绿素含量进行检测，可以用来监测植物生长发育状况，从而科学指导栽培、施肥管理工作，确保作物长势良好，提高作物品质和产量，对实践精准农业和林业具有重要的意义。传统的叶绿素含量检测方法是分析化学方法，即将叶片采集到实验室，经过化学溶剂提取，再在分光光度计上测定其提取液在两个特定波长处的吸光度，根据公式计算出叶绿素的含量。该方法测量精度高，但操作繁琐、费时费力，且取样时对植株有损伤，无法满足现场快速无损的检测要求。

　　可见-近红外光谱法是近年来迅速发展起来的分析检测方法，可充分利用全谱段或多波长下的光谱数据进行定性或定量分析。与传统的分析化学方法相比，可见-近红外光谱法具有分析速度快、效率高、成本低、无损伤、无污染等特点，已广泛应用于众多领域。本文采用透反射采样方式获取植物叶片的可见-近红外光谱信号，采用平滑、一阶微分以及小波变换的方法对所获得的光谱数据进行预处理，应用偏最小二乘法（PLS）建立了植物叶片叶绿素含量与叶片吸收光谱

　　本文提出了一种应用可见-近红外光谱技术检测植物叶绿素含量的方法。采用透反射采样方式采集叶片的光谱，运用平滑、微分和小波变换的方法预处理光谱数据，减少了非目标因素的影响，提高了信噪比；而后利用偏最小二乘法建立了叶片叶绿素含量与叶片吸收光谱的定量分析模型，经分组验证该模型的预测精度满足实际测量应用的要求。本文研究表明，应用可见-近红外光谱技术检测叶片叶绿素含量是可行的，为快速尤损检测叶片叶绿素含量提供了依据，也为今后开发相应的无损检测仪器奠定了基础。