基于归一化冠层覆盖系数的玉米果穗发育动态估算

发布时间：2021-11-25 13:27

　　为解析宁夏滴灌玉米冠层图像参数与果穗形态参数间的内在联系,提出了一种采用作物冠层图像特征参数拟合玉米果穗生长发育动态的数学方法,建立玉米灌浆期果穗发育动态估算模型,实现了基于作物冠层数字图像处理技术的玉米果穗形态无损监测。用手机相机获取不同氮素处理下滴灌玉米灌浆期的冠层图像,提取玉米灌浆期冠层图像特征参数,测定玉米穗长、穗粗和穗体积等形态参数;运用R语言进行相关性分析,其中归一化冠层覆盖系数（Cc）与玉米果穗形态参数相关性高,运用Origin软件建立Cc与果穗形态参数间的估测模型,通过R2、RMSE和nRMSE评价估测模型的精度。结果表明,Cc与玉米穗长、穗粗、穗体积等形态参数均满足指数函数关系,其中Cc与穗长的预测精度最高,决定系数R2达到0. 714,与穗粗的预测精度次之,R2为0. 601,与穗体积的R2为0. 575。由模型检验与评价结果可知,Cc与玉米果穗形态各参数间精度较高,其中R2均不小于0. 523,穗体积RMSE的值均不大于68. 986 cm3,nRMSE均不大于33. 621%。这表明基于冠层图像归一化覆盖系数的玉米果穗生长发育动态的估算具有一定的实用性,可为果穗... 

【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

玉米生育期日均温度和降雨量

在取样当天，天气晴朗无风，图像获取时间段为11:00—12:00，该时间段太阳光辐射强度相对稳定，可降低太阳高度角造成的阴影对影像质量的影响[23,27-28]。通过便携式作物冠层图像采集系统[26]搭载手机(i Phone 7)相机获取玉米冠层垂直拍摄图像(图2a)，该系统主要由大疆灵眸(Osmo Mobile)防抖手持云台手机稳定器(图2b)、碳素纤维伸缩杆、固定支架、蓝牙遥控器组成。其中碳素纤维伸缩杆伸缩范围0.6～3 m，防抖手持云台安装在手机与伸缩杆之间，能自由调节手机与地面的垂直角度，不受伸缩杆倾斜度的影响。相机采用光圈优先(AV)模式，光圈设置为2.2,ISO设置为100，曝光设为0，快门设为1/200 s，分辨率设置为1200万像素。相机镜头距地面垂直高度4.0 m，图像分辨率为3 024像素×4 032像素，以JPG格式存储。各试验小区定点获取3幅冠层图像，每个处理共9幅图像，拍摄方式为对准宽行(宽70 cm)中间位置，每幅图像可获取4行玉米冠层原始图像(图3a)。拍摄时，将手机固定于Osmo Mobile防抖手持云台上，可避免人工擎举支撑杆晃动和与地面夹角不稳定等问题，从而获取玉米冠层垂直图像，不影响玉米冠层图像拍摄质量。点击云台开机键，使用手机DIG GO 4软件通过蓝牙连接手机和云台，进入拍照界面，通过云台位置遥感键调整至手机与玉米冠层垂直后进行拍摄，点击云台模式(M)键使云台斜轴(垂直设定)锁定，指示灯由绿变黄，可保证手机恒定垂直于玉米冠层。1.5 归一化冠层覆盖系数提取

玉米归一化冠层覆盖系数提取过程:将手机采集的玉米冠层图像传输至计算机，使用基于Visual Studio平台、Visual C++和Matlab软件开发的数字图像分析系统，将玉米冠层原始图像(图3a)与土壤分割，提取分割后图像的R、G、B通道的像元均值[28]，分割去除土壤背景后的玉米冠层图像(图3b)，通过数字图像分析系统软件提取的结果如图3c所示，将玉米冠层图像分割为4层。1.6 冠层图像敏感参数选取

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法及系统[J]. 杜建军,郭新宇,王传宇,肖伯祥.  农业工程学报. 2018(13)
[2]秸秆还田配施氮肥对土壤水肥状况和玉米产量的影响[J]. 侯贤清,吴鹏年,王艳丽,李培富,王西娜,李荣.  应用生态学报. 2018(06)
[3]基于手机相机获取玉米叶片数字图像的氮素营养诊断与推荐施肥研究[J]. 夏莎莎,张聪,李佳珍,李红军,张玉铭,胡春胜.  中国生态农业学报. 2018(05)
[4]河北省春播玉米品种产量和主要穗部性状GGE双标图分析[J]. 岳海旺,魏建伟,卜俊周,陈淑萍,彭海成,李春杰,李媛,谢俊良,叶美金.  玉米科学. 2018(04)
[5]施氮时期对夏玉米生长、干物质转运与产量的影响[J]. 周琦,张富仓,李志军,强生才,田建柯,李国栋,范军亮.  干旱地区农业研究. 2018(01)
[6]基于数码相机图像的甜菜冠层氮素营养监测[J]. 张珏,田海清,李哲,李斐,史树德.  农业工程学报. 2018(01)
[7]冬小麦–夏玉米周年生产条件下夏玉米的适宜熟期与积温需求特性[J]. 任佰朝,高飞,魏玉君,董树亭,赵斌,刘鹏,张吉旺.  作物学报. 2018(01)
[8]中国玉米栽培研究进展与展望[J]. 李少昆,赵久然,董树亭,赵明,李潮海,崔彦宏,刘永红,高聚林,薛吉全,王立春,王璞,陆卫平,王俊河,杨祁峰,王子明.  中国农业科学. 2017(11)
[9]遮阴和种植密度对东北春玉米穗部发育和植株生产力的影响[J]. 陈涛,宋振伟,张明,闫孝贡,朱平,任军,邓艾兴,张卫建.  应用生态学报. 2016(10)
[10]基于机器视觉的玉米异常果穗筛分方法[J]. 张帆,李绍明,刘哲,朱德海,王越,马钦.  农业机械学报. 2015(S1)



本文编号：3518234