植物特征光谱测试系统研制及应用

以植物光合作用的基本原理和一种植物特征光谱实验方法的发明专利为依据,介绍以双驼峰光谱光源为基础,研制出能够产生覆盖光合有效辐射范围的多种单色光发生器,采用多种单色光发生器和光合作用测试仪组合构建植物特征光谱测试系统。阐述如何通过植物特征光谱测试系统获取植物单色光光合响应曲线、对应的饱和点曲线和补偿点曲线,并通过具体案例介绍该系统应用,为植物光照提供技术指导。

绿色植物光谱特征拟合技术研究进展

高、超光谱成像技术对伪装的隐身技术提出了新的更高的要求,研究各种植物光谱特征拟合技术,可为解决高、超光谱成像侦察下目标伪装问题探索新方法和新材料。分析了植物组成与结构对植物光谱特征的影响规律,阐述了近年来植物光谱拟合技术的进展及各光谱拟合技术的特点和优势,在光学和近红外波段,可采用叶绿素提取及改性、无机钴系颜料的合成及有机酞菁颜料的修饰及组装实现植物的类叶绿素反射特性;在短波红外波段,可采用孔、叶绿素及水或吸附剂的复合多层结构模拟植物蒸腾作用及光谱特征。

基于单色光的植物光合响应曲线及其模型研究

【目的】研究不同植物幼苗在多种单色光条件下的光合响应曲线及其数学模型,为植物工厂作物栽培架等现代农业种植设施的研发提供理论依据。【方法】应用植物特征光谱试验方法及其测试系统,获取10种植物幼苗的22种单色光的光合响应曲线;选择红椎与马褂木两个具有代表性的植物,得出对应单色光光合响应曲线的数学模型;根据渐近线型单色光植物光合响应曲线的特点提出准饱和点光强的概念及计算方法,再依据所测定的植物幼苗22种单色光的饱和点光强,比较理论计算值与实际测定值的偏差程度,并以此为基础绘制植物光合作用饱和点曲线。【结果】植物幼苗的光合响应曲线可分为两类,以红椎为代表的一类植物光合响应曲线呈渐近线型,这类曲线没有极值;以马褂木为代表的一类植物光合响应曲线则有拐点,这类曲线有极值。模型计算得到的准饱和点光强与实际测定的饱和点光强具有较高的拟合度,经过对数据的综合处理,获得对应的饱和点曲线和补偿点曲线。【结论】采用植物特征光谱试验方法及其测试系统可以得到植物在单色光条件下的光合响应曲线,揭示了不同植物光合作用的规律及特点。由此提出的植物光合响应数学模型与实测值具有较高拟合度,可作为研究分析植物光合作用现象的重要参考。

基于分组三维离散余弦变换字典的植物高光谱数据去噪方法

针对植物高光谱图像各波段噪声强度不同,以及空间域和谱域均存在噪声污染的问题,提出了一种基于分组三维(3D)离散余弦变换(DCT)字典的稀疏表示去噪方法。首先分析了植物光谱特征,根据谱间相关性对波段进行分组;然后采用边缘块剔除的局部均值标准差法对高光谱图像进行噪声标准差估计,为去噪算法提供参考阈值;最后构建三维DCT字典的稀疏表示去噪方法,对植物高光谱图像进行去噪。实验结果表明,与原始数据和二维DCT字典去噪方法相比,谱域噪声评估中平均信噪比分别提高18.2dB和9.2dB。因此,该方法不仅具有较好的空间域去噪能力,也有较好的谱域去噪能力。