一种基于植株全三维信息的水分状况诊断方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于植株全三维信息的水分状况诊断方法及装置，包括冠层叶绿素荧光成像仪、RGB相机、阵列光源、叶绿素荧光成像仪、三维扫描仪、X射线发射器和射线接收器，计算机将采集到的植株图像进行三维重构及处理计算，得到植株全三维叶绿素荧光重构图、植株叶片下垂角度、叶片数量、叶绿素荧光分布、根系分布面积、冠层分布面积和叶绿素荧光参数，并初步判断植株可能处于缺水状态，将叶绿素荧光参数、冠层分布面积、根系分布面积、土壤有效含水、易于被植物利用的土壤含水量代入植株水分状况判断模型，协同诊断植物水分状况；本发明专利技术方法诊断的植株水分状况更为精准。诊断的植株水分状况更为精准。诊断的植株水分状况更为精准。

【技术实现步骤摘要】
一种基于植株全三维信息的水分状况诊断方法及装置


[0001]本专利技术属于植物检测
，尤其涉及一种基于植株全三维信息的水分状况诊断方法及装置。

技术介绍

[0002]利用无损检测技术获取植物表型信息一直是研究的热点之一。早期的植物表型分析主要使用红、绿、蓝(RGB)成像技术作为分析植物性状的方法。随着成像传感器的发展，高光谱成像技术、红外热成像技术、三维成像技术、高分辨率成像技术和叶绿素荧光成像技术等被用于分析植物的结构及生理特征。
[0003]传统的RGB成像技术只能提供植物的结构信息，但叶片重叠，植物颜色与背景颜色相似，可见光和冠层阴影等一系列问题很容易影响RGB成像结果；高光谱成像技术在植物表型分析中非常有效且准确，但其检测过程中产生的大量数据在后续分析过程中较难处理，且高昂的设备费用进一步限制了技术的普及；红外热成像技术在比较植物冠层温度差异方面较为高效，但对于形态复杂的植物，热成像相机需要经过繁琐的校准及角度调整；叶绿素荧光成像技术在研究植物胁迫方面较为高效，但大多数叶绿素荧光图像研究仅限于盆栽作物的幼苗水平。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于植株全三维信息的水分状况诊断方法，其特征在于：采集不同角度的植株冠层RGB图像和植株叶绿素荧光图像并进行分割，得到植株冠层RGB分割图和叶绿素荧光分割图，同时计算此时的冠层分布面积C
area
和叶绿素荧光参数ETR；对叶绿素荧光分割图和植株三维表型结构图像进行定位重构，得到植株叶绿素荧光三维重构图像；植株叶绿素荧光三维重构图像与植物根系CT图进行匹配定位，获取植株全三维叶绿素荧光重构图；根据植株全三维叶绿素荧光重构图，获取植株叶片下垂角度、叶片数量、叶绿素荧光分布和根系分布情况，从而对植株水分状况进行综合判别，当植株可能处于缺水状态时，将叶绿素荧光参数ETR、冠层分布面积C
area
、根系分布面积R
area
、土壤有效含水量T
aw
、易于被植物利用的土壤含水量R
aw
带入植株水分状况判断模型，判断植株水分状况；所述植株水分状况判断模型为：其中，D
ws
为植株土壤水分利用率，I
wstd
为植株土壤水分利用率，C
wd
为作物水分耗散量；所述γ为公式系数；所述I
wstd
＝1
‑
K
s
，K
s
为水分胁迫指数，D
r
为水分亏缺量。2.根据权利要求1所述的水分状况诊断方法，其特征在于，当D
ws
∈(0,0.1)时，植株为正常状态；D
ws
∈(0.1,0.4)时，植株为轻度缺水状态；D
ws
∈(0.4,0.7)时，植株为中度缺水状态；当D
ws
∈(0.7,1)时，植株为严重缺水状态。3.根据权利要求1所述的水分状况诊断方法，其特征在于，对植株水分状况进行综合判别，具体为：当叶片平均下垂角度大于预设值、叶片数量小于预设值、叶绿素荧光分布不规则和根系分布面积小于预设值出现一种或多种情况时，则植株可能处于缺水状态。4.根据权利要求3所述的水分状况诊断方法，其特征在于，所述预设值根据不同植物进行设置，所述叶绿素荧光分布不规则通过观察叶绿素荧光三维重构图获取。5.根据权利要求1所述的水分状况诊断方法，其特征在于，对叶绿素荧光分割图和植株三维表型结构图像进行定位重构，具体为：将叶绿素荧光分割图与植株三维表型结构图像相匹配的特征点的位置及尺度进行定位重构。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王纪章，王旭，周静，王悦辰，姚承志，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：