【技术实现步骤摘要】
一种基于数字图像的作物氮素营养指标估算模型评价方法
本专利技术涉及一种作物氮素营养指标评价方法，具体涉及一种基于数字图像的作物氮素营养指标估算模型的评价方法。
技术介绍
氮素是影响作物生长的重要营养元素之一。当氮肥施用量低于适宜值时，增施氮肥可以有效提高作物产量。但是，过量或不适宜的氮肥施用则会导致作物延迟衰老和环境污染等问题。对作物进行实时氮素营养指标估计，有助于明确作物的氮素营养状态，制定合理的施肥方案。数码相机是日常生活中最常见的图像采集设备。与其他光谱仪器相比，采集RGB图像的成本要低得多，而且图像覆盖范围可以从叶片扩大到冠层或区域范围。由CCD或CMOS传感器采集的RGB图像不仅包含了被摄体的光谱信息(红、绿、蓝三种宽波段)，还包含了图像像素的空间信息。图像中的这些信息与作物氮素特征指标的相互关系，常通过回归分析进行量化。但不同的研究给出了不同类型的最优数学函数，甚至于在同一研究中因不同作物品种或不同营养参数的其最优数学函数都存在差别，回归方程的普适性程度不高。这种通过简单回归方法建立的作物营养参数估计模型...
【技术保护点】
1.一种基于数字图像的作物氮素营养指标估算模型评价方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：设置不同氮肥施用量的田间小区试验，在作物生长过程中，每隔一定时间拍摄作物冠层图像，并同时破坏性取样采集作物样品，测定其氮素营养指标；/n步骤2：对冠层图像进行分割，提取出图像中的作物冠层部分，利用原始冠层图像和分割后的冠层图像计算图像特征参数；/n步骤3：以同一试验小区单次取样时期的氮素营养指标作为模型因变量，以对应的冠层图像中提取的图像特征参数作为模型自变量构建单组数据，然后汇集所有取样时期和试验小区的数据构建数据集；/n步骤4：对数据集进行随机分组，将数据集分割为训练集和测试集...
【技术特征摘要】
1.一种基于数字图像的作物氮素营养指标估算模型评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：设置不同氮肥施用量的田间小区试验，在作物生长过程中，每隔一定时间拍摄作物冠层图像，并同时破坏性取样采集作物样品，测定其氮素营养指标；
步骤2：对冠层图像进行分割，提取出图像中的作物冠层部分，利用原始冠层图像和分割后的冠层图像计算图像特征参数；
步骤3：以同一试验小区单次取样时期的氮素营养指标作为模型因变量，以对应的冠层图像中提取的图像特征参数作为模型自变量构建单组数据，然后汇集所有取样时期和试验小区的数据构建数据集；
步骤4：对数据集进行随机分组，将数据集分割为训练集和测试集，并记录每次分组的结果；
步骤5：以测试集建立氮素营养指标估算模型，以训练集对建立的估算模型进行评价，并计算模型评价指标；
步骤6：重复步骤5遍历步骤4中的所有分组，对模型评价指标进行统计学分析并计算模型评价指标的加权平均值，对比不同作物氮素营养指标估算模型中同一评价指标的加权平均值，筛选最优估算模型。
2.根据权利要求1所述的基于数字图像的作物氮素营养指标估算模型评价方法，其特征在于，所述步骤2包括以下具体步骤：
步骤21：采用G-R阈值法对冠层图像进行分割，图像分割后，计算冠层覆盖率；
步骤22：针对分割和非分割的RGB图像，从中提取基本分量R、G和B，并计算图像指数，计算表达式如下：
GMR＝G-R(1)
VIGreen＝(G-R)/(G+R)(2)
NRI＝R/(R+G+B)(3)
NGI＝G/(R+G+B)(4)
NBI＝B/(R+G+B)(5)
INT＝(R+G+B)/3(6)
式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)中，R、G和B分别代表红色、绿色和蓝色通道的平均值；
步骤23：对分割和非分割的图像进行色彩空间转换，将RGB图像转换为CIEL*a*b*颜色空间，从CIEL*a*b*颜色空间中提取基本分量L*、a*和b*，计算表达式如下：
L*＝116f(Y/Yn)-16(7)
a*＝500[f(X/Xn)-f(Y/Yn)](8)
b*＝200[f(Y/Yn)-f(Z/Zn)](9)
式(7)、(8)和(9)中，X、Y和Z分别表示待转换颜色在CIEXYZ颜色空间中的对应值；Xn、Yn和Zn分别表示CIEXYZ颜色空间中参照色的刺激值，在D65光源下，Xn、Yn和Zn取值分别为0.95047、1.00000和1.08883；式(10)中，ω为式(7...
【专利技术属性】
技术研发人员：史培华，王颖，邱晓红，赵艳岭，杨宝林，蔡善亚，殷从飞，
申请(专利权)人：江苏农林职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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