土壤全氮含量检测方法、装置、电子设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种土壤全氮含量检测方法、装置、电子设备和存储介质，所述方法包括：获取待检测土壤表面漫反射的土壤光谱信息；获取所述待检测土壤的土壤表面图像，并基于所述土壤表面图像，提取出与土壤全氮含量相关的图像特征；将所述土壤光谱信息与所述图像特征进行数据融合，并将融合所得的土壤信息输入至全氮含量检测模型中，得到所述待检测土壤的全氮含量；所述全氮含量检测模型是基于土壤样本的土壤信息以及所述土壤样本的全氮含量训练得到的。本发明专利技术提供的方法、装置、电子设备和存储介质，通过将土壤光谱信息与图像特征进行数据融合，进行土壤全氮含量检测，提高了土壤全氮含量检测的精度，同时满足了土壤全氮含量快速检测的需要。

【技术实现步骤摘要】
土壤全氮含量检测方法、装置、电子设备和存储介质
本专利技术涉及农业
，尤其涉及一种土壤全氮含量检测方法、装置、电子设备和存储介质。
技术介绍
土壤氮素对于作物的生长、健康以及品质等有着明显的影响，同时对于作物生长过程中有机物的形成起到了十分关键的作用。近红外光谱分析可以检测到土壤中含N(氮)基团的明显光谱特征，并且含N基团的敏感波段与其他的物质有明显的区分。近红外光谱分析主要分为透射光谱分析和漫反射光谱分析，具有分析简便、测试速度快、低成本、非破坏和多组分同时测定等优点，并且可实现在线或实时检测。目前，已经推出的移动式分析直读光谱仪器采用了以往只在实验室仪器上才使用的光学系统，经过特殊改进以适应便携式光谱仪的需要。它可以接收分析波长范围的全部元素谱线，其特点主要包括：操作方便，稳定性好，检测现场直接进行金属分析等。但该仪器并不能检测对植物生长重要的氮元素含量，并不适合用于车载式和自动大规模测量，不能满足现代精细农业要求短时间内完成大批量测量的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种土壤全氮含量检测方法、装置、电子设备和存储介质，用以解决现有技术中不能检测氮元素含量、不能短时间内完成大批量测量的缺陷，实现土壤全氮含量的精确检测和满足土壤全氮含量快速检测的需要。本专利技术提供一种土壤全氮含量检测方法，该方法包括：获取待检测土壤表面漫反射的土壤光谱信息；获取所述待检测土壤的土壤表面图像，并基于所述土壤表面图像，提取出与土壤全氮含量相关的图像特征；将所述土壤光谱信息与所述图像特征进行数据融合，并将融合所得的土壤信息输入至全氮含量检测模型中，得到所述待检测土壤的全氮含量；所述全氮含量检测模型是基于土壤样本的土壤信息以及所述土壤样本的全氮含量训练得到的。根据本专利技术提供的一种土壤全氮含量检测方法，所述土壤光谱信息包括多个预设特征波长的光谱信息，所述多个预设特征波长是与土壤全氮含量相关的光谱特征波长。根据本专利技术提供的一种土壤全氮含量检测方法，所述图像特征包括至少一个维度的图像特征值，所述至少一个维度是基于相关性分析确定的，所述至少一个维度包括熵值、能量、相关性、对比度、惯性矩和灰度均值中的至少一种。本专利技术还提供一种土壤全氮含量检测装置，该装置包括：光谱采集设备，用于获取待检测土壤表面漫反射的土壤光谱信息；图像采集设备，用于获取所述待检测土壤的土壤表面图像；控制器，用于基于所述土壤表面图像，提取出与土壤全氮含量相关的图像特征；将所述土壤光谱信息与所述图像特征进行数据融合，并将融合所得的土壤信息输入至全氮含量检测模型中，得到所述待检测土壤的全氮含量；所述全氮含量检测模型是基于样本土壤信息以及所述样本土壤信息的全氮含量训练得到的。根据本专利技术提供的一种土壤全氮含量检测装置，所述光谱采集设备包括卤钨光源、与土壤全氮含量相关的各特征波长对应的滤光片、光电探测器、电流电压放大器和模拟数字转换器；所述卤钨光源用于产生连续波段光线照射到所述待检测土壤上；所述滤光片用于过滤所述待检测土壤表面漫反射的光线，得到对应特征波长的光信号；所述光电探测器用于将各滤光片得到的光信号转化为电流信号；所述电流电压放大器用于将所述电流信号进行转化和放大，得到模拟光谱信息；所述模拟数字转换器用于将所述模拟光谱信息转化为包括所述土壤光谱信息的数字信号，并将所述数字信号传输至所述控制器。根据本专利技术提供的一种土壤全氮含量检测装置，该装置还包括GPS模块；所述GPS模块与所述控制器电性连接，用于获取所述待检测土壤的位置信息；所述控制器还用于基于所述待检测土壤的全氮含量和位置信息，绘制土壤全氮含量分布示意图。根据本专利技术提供的一种土壤全氮含量检测装置，该装置还包括：通信模块，所述通信模块与所述控制器电性连接，用于将所述待检测土壤的全氮含量以及对应的位置信息发送至服务端，以供第三方设备通过服务端进行读取。根据本专利技术提供的一种土壤全氮含量检测装置，该装置还包括深松犁、图像设备安装箱和电子设备安装箱，分别用于安装所述光谱采集设备、所述图像采集设备和所述控制器。本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述土壤全氮含量检测方法的步骤。本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述土壤全氮含量检测方法的步骤。本专利技术提供的土壤全氮含量检测方法、装置、电子设备和存储介质，通过将土壤光谱信息与图像特征进行数据融合，进行土壤的全氮含量检测，充分考虑了光谱信息与图像特征的贡献，缓解了光谱信息预测时存在的“同物异谱，同谱异物”现象，提高了土壤全氮含量检测的精度，同时可以满足土壤全氮含量快速检测的需要，为指导工作人员精确施肥提供了可靠的依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的土壤全氮含量检测方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的土壤全氮含量检测装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的土壤全氮含量检测装置的软件流程图；图4是本专利技术实施例提供的深松犁暗室的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的深松犁暗室内的传感器安装板的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的土壤全氮含量检测装置的机械结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的土壤全氮含量检测装置的右视图；图8是本专利技术实施例提供的土壤全氮含量检测装置的工作流程图；图9是本专利技术实施例提供的电子设备的结构示意图；附图标记：1：卤钨光源；2：传感器安装板；3：滤光片与光电探测器安装孔；4：蓝宝石玻璃固定孔；5：光学部分固定孔；6：蓝宝石玻璃；7：卤钨光源固定孔；8：卤钨光源透光孔；9：三点悬挂结构；10：电子设备安装箱；11：散热孔；12：载物支撑平台；13：车轮安装杆；14：可调节图像设备15：图像设备安装箱；安装箱架；16：深松犁；17：深松犁尖；18：光学单元安装板；19：卤钨光源固定板；20：深松犁防尘罩；21：深松犁安装孔；22：显示屏安装孔；23：电子设备安装箱门。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤全氮含量检测方法，其特征在于，包括：/n获取待检测土壤表面漫反射的土壤光谱信息；/n获取所述待检测土壤的土壤表面图像，并基于所述土壤表面图像，提取出与土壤全氮含量相关的图像特征；/n将所述土壤光谱信息与所述图像特征进行数据融合，并将融合所得的土壤信息输入至全氮含量检测模型中，得到所述待检测土壤的全氮含量；/n所述全氮含量检测模型是基于土壤样本的土壤信息以及所述土壤样本的全氮含量训练得到的。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤全氮含量检测方法，其特征在于，包括：
获取待检测土壤表面漫反射的土壤光谱信息；
获取所述待检测土壤的土壤表面图像，并基于所述土壤表面图像，提取出与土壤全氮含量相关的图像特征；
将所述土壤光谱信息与所述图像特征进行数据融合，并将融合所得的土壤信息输入至全氮含量检测模型中，得到所述待检测土壤的全氮含量；
所述全氮含量检测模型是基于土壤样本的土壤信息以及所述土壤样本的全氮含量训练得到的。


2.根据权利要求1所述的土壤全氮含量检测方法，其特征在于，所述土壤光谱信息包括多个预设特征波长的光谱信息，所述多个预设特征波长是与土壤全氮含量相关的光谱特征波长。


3.根据权利要求1所述的土壤全氮含量检测方法，其特征在于，所述图像特征包括至少一个维度的图像特征值，所述至少一个维度是基于相关性分析确定的，所述至少一个维度包括熵值、能量、相关性、对比度、惯性矩和灰度均值中的至少一种。


4.一种土壤全氮含量检测装置，其特征在于，包括：
光谱采集设备，用于获取待检测土壤表面漫反射的土壤光谱信息；
图像采集设备，用于获取所述待检测土壤的土壤表面图像；
控制器，用于基于所述土壤表面图像，提取出与土壤全氮含量相关的图像特征；将所述土壤光谱信息与所述图像特征进行数据融合，并将融合所得的土壤信息输入至全氮含量检测模型中，得到所述待检测土壤的全氮含量；
所述全氮含量检测模型是基于样本土壤信息以及所述样本土壤信息的全氮含量训练得到的。


5.根据权利要求4所述的土壤全氮含量检测装置，其特征在于，所述光谱采集设备包括卤钨光源、与土壤全氮含量相关的各特征波长对应的滤光片、光电探测器、电流电压放大器和模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玮，王炜超，周鹏，李民赞，王懂，冀荣华，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11