便携式光谱仪测量软件开发及农学参数光谱分析方法

发布时间：2020-04-09 19:18

【摘要】：便携式光谱仪可对农作物的光谱数据进行实时的在线测量和预处理,不受室内外条件的限制,进而分析农作物的品质参数。光谱分析研究主要集中在确定作物农学参数与光谱反射数据之间的定性及定量关系,从而建立作物农学参数的光谱诊断和预测模型。 本论文在分析国内外便携式光谱仪发展现状及趋势的基础上,根据作物农学参数测量对微型光谱仪智能化的需要,应用嵌入式系统技术和光谱分析技术,设计了便携式光谱仪的测量操作软件系统,以满足光谱仪操作和维护简单的使用要求,论文完成的主要工作包括: (1)论文论述了微型光谱仪软件测量系统的发展现状及趋势,结合光谱分析技术在农作物参数测量中的应用,论证了嵌入式光谱仪实现软件系统智能化的必要性。在现有光谱仪嵌入式系统的基础上,选用QT/Embedded进行应用软件开发,实现了触摸屏对该应用程序的支持,并对文件系统作出相应修改。 (2)针对光谱仪的应用需求,进行了软件架构设计、人机交互界面设计,实现了光谱数据采集、谱图实时显示和多种数据处理的功能,满足了便携式光谱仪对于光谱数据分析的基本需求,实现了光谱采集的智能化。 (3)基于PC机构建了光谱仪数据分析系统,主要包括白板校正、基线校正、光谱数据去噪。同时,完成不同光谱去噪的算法比较。并将田间试验获取的数据在该系统中进行处理。在算法研究中,针对便携式光谱仪的信号特点,使用小波降噪算法、小波包降噪算法和不同的阈值化方法分别对含有噪声的光谱信号进行预处理,仿真结果表明:新阈值的小波包降噪算法信噪比提高到37.5986,均方根误差降低为2.6104。 (4)本文论述了光谱分析技术在农作物参数测量中的应用,主要包括该技术反映的农学参数,理论基础,同时综述了利用光谱数据反演农学参数方法的研究进展,并采用经验模型法中最小二乘法进行农学模型的初建。
【图文】：

图 1-2 微型光谱仪分析系统Fig.1-2 Micro-spectrometer analysis system美国一家名为 Varitronics Systems 的公司，推出一台带有光谱分析仪器的UMPC（Ultra-mobile Personal Computer），命名为“大黄蜂”，如图 1-3。它顶部天线似的的设备就是光谱分析仪，它能够准确的测量并分析 902-928MHz、2.4-2.5GHz 和 5.15-5.9GHz 这三个波段，并且可以以光谱图、柱状图和波形图三种方式显示。去掉光谱分析仪之后，“大黄蜂”是一台标准的 UMPC，它配置了主频 1GHz 的奔腾 M 处理器，7 英寸 WVGA 触摸屏，1G 内存，40G 硬盘，采用Windows XP Tablet PC Edition 操作系统。能通过无线和蓝牙传输数据，同时支持VoIP 网络电话功能。

图 1-2 微型光谱仪分析系统Fig.1-2 Micro-spectrometer analysis system美国一家名为 Varitronics Systems 的公司，推出一台带有光谱分析仪器的UMPC（Ultra-mobile Personal Computer），命名为“大黄蜂”，如图 1-3。它顶部天线似的的设备就是光谱分析仪，，它能够准确的测量并分析 902-928MHz、2.4-2.5GHz 和 5.15-5.9GHz 这三个波段，并且可以以光谱图、柱状图和波形图三种方式显示。去掉光谱分析仪之后，“大黄蜂”是一台标准的 UMPC，它配置了主频 1GHz 的奔腾 M 处理器，7 英寸 WVGA 触摸屏，1G 内存，40G 硬盘，采用Windows XP Tablet PC Edition 操作系统。能通过无线和蓝牙传输数据，同时支持VoIP 网络电话功能。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH744.1;TP368.1;O433.4

【参考文献】

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本文编号：2621160