植物活体叶片叶绿素含量检测装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115266601A(43)申请公布日2022.11.01(21)申请号202110475368.3(22)申请日2021.04.29(71)申请人中国农业大学地址100193北京市海淀区圆明园西路2号(72)发明人孙红宋迪李民赞高德华赵若梅乔浪(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002专利代理师杨明月(51)Int.Cl.G01N21/25(2006.01)G01N21/27(2006.01)G01N21/47(2006.01)权利要求书2页说明书13页附图5页(54)发明名称植物活体叶片叶绿素含量检测装置及方法(57)摘要本发明提供一种植物活体叶片叶绿素含量检测装置及方法，其中，装置包括：光谱数据采集模块、测距模块、图像采集模块和主控处理模块；光谱数据采集模块，包括：光谱传感器；光谱传感器用于采集待测叶片光谱数据；测距模块，包括：至少一个测距传感器；测距传感器用于采集与待测叶片之间的距离数据；图像采集模块，包括：摄像头；摄像头用于采集待测叶片的叶面图像；主控处理模块用于接收光谱数据采集模块、测距模块和图像采集模块采集的待测叶片数据信息，基于待测叶片数据信息，确定待测叶片的叶绿素含量。能够适用于植物活体叶片检测，降低由于植物叶倾角和叶面纹理特性对反射率准确性造成的影响，提高叶绿素含量检测准确性。CN115266601ACN115266601A权利要求书1/2页1.一种植物活体叶片叶绿素含量检测装置，其特征在于，包括：光谱数据采集模块、测距模块、图像采集模块和主控处理模块；所述光谱数据采集模块，包括：光谱传感器；所述光谱传感器用于采集待测叶片光谱数据；所述测距模块，包括：至少一个测距传感器；所述测距传感器用于采集与所述待测叶片之间的距离数据；所述图像采集模块，包括：摄像头；所述摄像头用于采集待测叶片的叶面图像；所述主控处理模块用于接收所述光谱数据采集模块、所述测距模块和所述图像采集模块采集的待测叶片数据信息，基于所述待测叶片数据信息，确定待测叶片的叶绿素含量。2.根据权利要求1所述的植物活体叶片叶绿素含量检测装置，其特征在于，还包括：激光指示器；所述激光指示器与所述测距传感器紧邻设置；所述激光指示器用于标定所述测距传感器在待测叶片上的对应的测量位置。3.根据权利要求1或2所述的植物活体叶片叶绿素含量检测装置，其特征在于，所述测距模块，包括：三个测距传感器；所述测距传感器与所述光谱传感器邻近设置，且所述三个测距传感器不位于一条直线上。4.根据权利要求3所述的植物活体叶片叶绿素含量检测装置，其特征在于，所述三个测距传感器与所述光谱传感器位于同一平面，且所述三个测距传感器呈直角分布。5.一种基于所述权利要求1‑4任一项所述的植物活体叶片叶绿素含量检测装置所实现的植物活体叶片叶绿素含量检测方法，其特征在于，包括：基于所述距离数据，确定所述待测叶片的叶片倾角；基于所述待测叶片的叶面图像，确定所述待测叶片叶面平滑度；基于待测叶片光谱数据、所述叶片倾角和所述待测叶片叶面平滑度，确定补偿后的待测叶片反射光幅值；基于所述补偿后的待测叶片反射光幅值和太阳光幅值，确定待测叶片反射率；基于所述待测叶片反射率，确定所述待测叶片的叶绿素含量。6.根据权利要求5所述的植物活体叶片叶绿素含量检测方法，其特征在于，所述基于所述距离数据，确定所述待测叶片的叶片倾角，具体包括：基于所述距离数据，确定所述待测叶片的叶片纵向倾角和叶片横向倾角；其中，所述叶片纵向倾角为叶片中脉方向与地面水平方向的夹角；所述叶片横向倾角为垂直与叶片中脉方向与地面水平方向的夹角。7.根据权利要求6所述的植物活体叶片叶绿素含量检测方法，其特征在于，所述基于所述待测叶片的叶面图像，确定所述待测叶片叶面平滑度，具体包括：基于所述待测叶片的叶面图像，获取所述待测叶片的叶面灰度图；基于所述叶面灰度图，确定叶面灰度值归一化后的标准差，将所述叶面灰度值归一化后的标准差作为所述待测叶片叶面平滑度。8.根据权利要求7所述的植物活体叶片叶绿素含量检测方法，其特征在于，所述基于待2CN115266601A权利要求书2/2页测叶片光谱数据、所述叶片倾角和所述待测叶片叶面平滑度，确定补偿后的待测叶片反射光幅值，具体包括：基于待测叶片光谱数据、所述叶片倾角和所述待测叶片叶面平滑度，根据反射光幅值补偿校正公式，计算得到补偿后的待测叶片反射光幅值。9.根据权利要求8所述的植物活体叶片叶绿素含量检测方法，其特征在于，所述反射光幅值补偿校正公式为：其中，n为光线波长，单位为nm；yn为光线波长为n时补偿后的待测叶片反射光幅值；θ为叶片纵向倾角；α为叶片横向倾角；S为叶片平滑度；Dn/θ/α/S为光线波长为n时的反射光幅值；kn为光线波长为n时的常