多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法、装置和设备制造方法及图纸

本申请揭示了一种多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法包括：执行第一反射数据采集指令，其中所述第一反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据；执行第二反射数据采集指令；持续进行数据采集指令的执行操作，直至执行到第n反射数据采集指令；根据预设的数据融合方法，对所述第一反射数据、第二反射数据、…、第n反射数据进行数据融合处理，以得到融合数据；将所述融合数据输入预设的养分分析模型中进行处理，从而得到所述养分分析模型输出的养分分析结果。从而提高了养分分析的准确性。

Multi band hyperspectral fusion method, device and equipment for crop nutrient deficit analysis

【技术实现步骤摘要】
多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法、装置和设备
本申请涉及到计算机领域，特别是涉及到一种多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法、装置、计算机设备和存储介质。
技术介绍
在作物生产中，施肥是提高产量和作物生长品质的重要举措之一，但由于目前缺乏对作物营养状态信息的实时科学了解，不能做到按需施肥，存在施肥不当或盲目过多施肥的情况，导致作物产量品质下降、肥料利用率低、农业生产成本提高以及环境污染等一系列问题。因此加强作物养分的实时监测，实现作物养分胁迫早期的诊断，对指导精准按需施肥有重要意义。目前植物养分信息诊断的常规诊断主要方法有外观诊断法、化学诊断法、叶绿素计诊断法等。但这些方法中存在各自弊端。因此研究无损快速的作物养分信息检测技术，已成为现代农业研究热点。在作物生长过程中，其养分状况将导致叶片颜色、厚度、形状、结构及成分含量等发生一系列变化。高光谱成像技术是传统的二维成像技术和光谱技术有机的结合，能同时获取研究对象的图像信息和光谱信息，实现研究对象外部特性(如大小、形状、颜色、纹理等)和内部信息(结构和化学组分)的同时检测。但是，传统的高光谱成像技术是有缺陷的，其原因在于，由于高光谱成像技术的局限性，普通的成像高光谱相机仅能对较窄的波段的数据进行采集，例如可见/近红外高光谱相机的波长范围为400-1000nm，而在对作物养分信息分析的过程中，实际上是更广的波长范围的高光谱数据，能够得到更准确的分析结果，但是传统技术的高光谱相机仅能对较窄的波段的数据进行采集，因此，传统技术在作物养分亏缺分析方面的分析结果的准确性有待改善。
技术实现思路
本申请提出一种多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法，包括以下步骤：S1、调用预设的n个高光谱相机，并执行第一反射数据采集指令，其中所述第一反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据，其中n为大于等于2的整数；S2、执行第二反射数据采集指令，其中所述第二反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取待分析作物在预设的第二光环境下的第二反射数据；S3、持续进行数据采集指令的执行操作，直至执行到第n反射数据采集指令，其中所述第n反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第n高光谱相机，获取待分析作物在预设的第n光环境下的第n反射数据；S4、根据预设的数据融合方法，对所述第一反射数据、第二反射数据、…、第n反射数据进行数据融合处理，以得到融合数据；S5、将所述融合数据输入预设的养分分析模型中进行处理，从而得到所述养分分析模型输出的养分分析结果。进一步地，所述执行第一反射数据采集指令，其中所述第一反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据的步骤S1，包括：S101、将所述待分析作物置于预设的传送带上的第一预设位置，同时控制预设的光发生器集群以使所述第一预设位置上所述待分析作物所处的光环境为预设的第一光环境；S102、执行第一反射数据采集指令，以利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据；S103、获取所述第一预设位置与所述第一高光谱相机的第一相对位置；所述执行第二反射数据采集指令，其中所述第二反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取待分析作物在预设的第二光环境下的第二反射数据的步骤S2，包括：S201、利用所述传送带将所述待分析作物移动至第二预设位置，同时控制预设的光发生器集群以使所述第二预设位置上所述待分析作物所处的光环境为预设的第二光环境；其中，所述第二预设位置与所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机的相对位置等于所述第一相对位置；所述第二光环境与所述第一光环境相同；S202、执行第二反射数据采集指令，以利用所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取待分析作物在预设的第二光环境下的第二反射数据；所述持续进行数据采集指令的执行操作，直至执行到第n反射数据采集指令，其中所述第n反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第n高光谱相机，获取待分析作物在预设的第n光环境下的第n反射数据的步骤S3，包括：S301、持续进行利用传送带移动待分析作物的操作，直至将所述待分析作物移动至第n预设位置；控制预设的光发生器集群以使除第一预设位置和第二预设位置之外的n-2个预设位置上所述待分析作物所处的光环境分别为预设的第三-第n光环境；其中，所述n-2个预设位置分别与所述n个高光谱相机中的第三-第n高光谱相机的相对位置均等于所述第一相对位置；所述第三-第n光环境均与所述第一光环境相同；S302、在每次利用传送带移动待分析作物之后，均进行数据采集指令的执行操作，直至执行到第n反射数据采集指令，其中所述第n反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第n高光谱相机，获取待分析作物在预设的第n光环境下的第n反射数据。进一步地，所述第一光环境等于所述第二光环境；n等于2；所述调用预设的n个高光谱相机，并执行第一反射数据采集指令，其中所述第一反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据，其中n为大于等于2的整数的步骤S1和所述执行第二反射数据采集指令，其中所述第二反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取待分析作物在预设的第二光环境下的第二反射数据的步骤S2，包括：S1211、调用预设的n个高光谱相机，并将待分析作物置于预设的第一光环境下；S1212、采用预设的分光装置，将所述待分析作物在预设的第一光环境下的反射光划分为第一反射光和第二反射光；所述第一反射光与所述第二反射光的光强比值为固定数值；S1213、执行第一反射数据采集指令，以使所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取所述第一反射光；S1214、执行第二反射数据采集指令，以使所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取所述第二反射光。进一步地，所述第一光环境等于所述第二光环境；n等于2；所述第一高光谱相机的成像波段与所述第二高光谱相机的成像波段存在互相覆盖的波段区间；所述第一高光谱相机和所述第二高光谱相机连线的中垂线上设置有不完全反射介质，所述不完全反射介质能够对所述互相覆盖的波段区间的光进行不完全反射，并且当所述互相覆盖的波段区间的光以指定角度经过所述不完全反射介质时的反射强度与透射强度的比值为固定数值；所述待分析作物与所述第二高光谱相机在所述不完全反射介质的同一侧，并且所述待分析作物与所述第一高光谱相机的连线与所述不完全反射介质所在平面的角度等于所述指定角度；所述调用预设的n个高光谱相机，并执行第一反射数据采集指令，其中所述第一反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法，其特征在于，包括：/nS1、调用预设的n个高光谱相机，并执行第一反射数据采集指令，其中所述第一反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据，其中n为大于等于2的整数；/nS2、执行第二反射数据采集指令，其中所述第二反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取待分析作物在预设的第二光环境下的第二反射数据；/nS3、持续进行数据采集指令的执行操作，直至执行到第n反射数据采集指令，其中所述第n反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第n高光谱相机，获取待分析作物在预设的第n光环境下的第n反射数据；/nS4、根据预设的数据融合方法，对所述第一反射数据、第二反射数据、…、第n反射数据进行数据融合处理，以得到融合数据；/nS5、将所述融合数据输入预设的养分分析模型中进行处理，从而得到所述养分分析模型输出的养分分析结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法，其特征在于，包括：
S1、调用预设的n个高光谱相机，并执行第一反射数据采集指令，其中所述第一反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据，其中n为大于等于2的整数；
S2、执行第二反射数据采集指令，其中所述第二反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取待分析作物在预设的第二光环境下的第二反射数据；
S3、持续进行数据采集指令的执行操作，直至执行到第n反射数据采集指令，其中所述第n反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第n高光谱相机，获取待分析作物在预设的第n光环境下的第n反射数据；
S4、根据预设的数据融合方法，对所述第一反射数据、第二反射数据、…、第n反射数据进行数据融合处理，以得到融合数据；
S5、将所述融合数据输入预设的养分分析模型中进行处理，从而得到所述养分分析模型输出的养分分析结果。


2.根据权利要求1所述的多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法，其特征在于，所述执行第一反射数据采集指令，其中所述第一反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据的步骤S1，包括：
S101、将所述待分析作物置于预设的传送带上的第一预设位置，同时控制预设的光发生器集群以使所述第一预设位置上所述待分析作物所处的光环境为预设的第一光环境；
S102、执行第一反射数据采集指令，以利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据；
S103、获取所述第一预设位置与所述第一高光谱相机的第一相对位置；
所述执行第二反射数据采集指令，其中所述第二反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取待分析作物在预设的第二光环境下的第二反射数据的步骤S2，包括：
S201、利用所述传送带将所述待分析作物移动至第二预设位置，同时控制预设的光发生器集群以使所述第二预设位置上所述待分析作物所处的光环境为预设的第二光环境；其中，所述第二预设位置与所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机的相对位置等于所述第一相对位置；所述第二光环境与所述第一光环境相同；
S202、执行第二反射数据采集指令，以利用所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取待分析作物在预设的第二光环境下的第二反射数据；
所述持续进行数据采集指令的执行操作，直至执行到第n反射数据采集指令，其中所述第n反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第n高光谱相机，获取待分析作物在预设的第n光环境下的第n反射数据的步骤S3，包括：
S301、持续进行利用传送带移动待分析作物的操作，直至将所述待分析作物移动至第n预设位置；控制预设的光发生器集群以使除第一预设位置和第二预设位置之外的n-2个预设位置上所述待分析作物所处的光环境分别为预设的第三-第n光环境；其中，所述n-2个预设位置分别与所述n个高光谱相机中的第三-第n高光谱相机的相对位置均等于所述第一相对位置；所述第三-第n光环境均与所述第一光环境相同；
S302、在每次利用传送带移动待分析作物之后，均进行数据采集指令的执行操作，直至执行到第n反射数据采集指令，其中所述第n反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第n高光谱相机，获取待分析作物在预设的第n光环境下的第n反射数据。


3.根据权利要求1所述的多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法，其特征在于，所述第一光环境等于所述第二光环境；n等于2；所述调用预设的n个高光谱相机，并执行第一反射数据采集指令，其中所述第一反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取待分析作物在预设的第一光环境下的第一反射数据，其中n为大于等于2的整数的步骤S1和所述执行第二反射数据采集指令，其中所述第二反射数据采集指令用于指示利用所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取待分析作物在预设的第二光环境下的第二反射数据的步骤S2，包括：
S1211、调用预设的n个高光谱相机，并将待分析作物置于预设的第一光环境下；
S1212、采用预设的分光装置，将所述待分析作物在预设的第一光环境下的反射光划分为第一反射光和第二反射光；所述第一反射光与所述第二反射光的光强比值为固定数值；
S1213、执行第一反射数据采集指令，以使所述n个高光谱相机中的第一高光谱相机，获取所述第一反射光；
S1214、执行第二反射数据采集指令，以使所述n个高光谱相机中的第二高光谱相机，获取所述第二反射光。


4.根据权利要求1所述的多波段高光谱融合的作物养分亏缺分析方法，其特征在于，所述第一光环境等于所述第二光环境；n等于2；所述第一高光谱相机的成像波段与所述第二高光谱相机的成像波段存在互相覆盖的波段区间；所述第一高光谱相机和所述第二高光谱相机连线的中垂线上设置有不完全反射介质，所述不完全反射介质能够对所述互相覆盖的波段区间的光进行不完全反射，并且当所述互相覆盖的波段区间的光以指定角度经过所述不完全反射介质时的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宇，褚璇，骆少明，郭琪伟，庄鑫财，李嘉豪，杨捷鹏，侯超钧，庄家俊，苗爱敏，黄华盛，
申请(专利权)人：广东技术师范大学，仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：广东;44