基于反射光谱的甜菜不同生育时期氮素预测系统研究
本文选题:甜菜 + 无损检测 ; 参考:《内蒙古农业大学》2017年硕士论文
【摘要】:甜菜是我国北方最主要的糖料作物,是内蒙古地区主要农业经济作物之一,甜菜种植的好坏直接影响地区糖料生产。实时、准确和无损地判断甜菜氮素营养状况,进而合理控制氮肥用量对甜菜生产至关重要。为实时监测不同生育期甜菜冠层氮素含量,本研究设计了基于反射光谱的不同生育时期甜菜氮素预测系统。硬件设计选用光谱仪、光源发射器、试管架等,光谱仪型号为SE1040-25-VNIR;软件设计使用C++编程语言在Microsoft Visual Studio 2010开发环境下实现;甜菜冠层氮素预测模型采用2015年内蒙古农业大学农场试验田甜菜试验数据建立。本研究主要工作如下:(1)结合现有光谱仪和相关硬件模块,构建全新硬件检测系统。在检测系统中使用光源发射器,提高光源质量.;在反射光信号接收过程中,使用光纤准直镜并配合长、短光纤,提高光谱仪采集信号质量。(2)分析系统功能需求,设计软件相关功能模块。设计的软件可实现光谱仪连接、取标准白光强度、提取数据、氮素预测、数据分析、数据保存等基本功能。(3)依据田间试验测定的数据,分析甜菜冠层光谱反射率与氮素含量相关关系,筛选最优波段反射率建立氮素预测模型;优选甜菜不同生育期最适宜预测模型并嵌入软件系统用于甜菜冠层叶片氮素预测。(4)完成氮素预测系统功能调试。软件与光谱仪建立连接,进行光谱仪硬件连接、数据通讯功能调试;提取甜菜冠层叶片光谱特征,进行软件氮素预测功能调试;数据保存功能和操作界面功能调试。设计的系统利用无损检测技术对甜菜进行营养预测,可实现甜菜冠层叶片氮素含量的自动分析及预测,本研究为快捷、无损地估测甜菜叶片氮素含量提供了新的研究思路,对未来糖料生产具有重要意义。
[Abstract]:Sugar beet is the most important sugar crop in the north of China and one of the main agricultural cash crops in Inner Mongolia. It is very important for sugarbeet production to judge the nitrogen nutrition status in real time, accurately and without loss, and then to control the amount of nitrogen fertilizer reasonably. In order to monitor the nitrogen content of sugarbeet canopy in different growth stages in real time, a prediction system of sugarbeet nitrogen at different growth stages was designed based on reflectance spectroscopy. Spectrometer, light source emitter, test tube stand and so on are used in the hardware design. The spectrometer model is SE1040-25-VNIR.The software design is implemented in Microsoft Visual Studio 2010 development environment with C programming language. The nitrogen prediction model of sugarbeet canopy was established by using the sugarbeet experiment data from the farm experiment field of Inner Mongolia Agricultural University in 2015. The main work of this study is as follows: 1) combining the existing spectrometer and related hardware modules, a new hardware detection system is constructed. In the detection system, the light source emitter is used to improve the quality of the light source; in the process of receiving the reflected light signal, the optical fiber collimation mirror is used to match with the long and short optical fibers to improve the quality of the signal collected by the spectrometer.) the functional requirements of the system are analyzed. Design software related function module. The designed software can be used to connect the spectrometer, take the standard white light intensity, extract the data, predict nitrogen, analyze the data, save the data and other basic functions. The correlation between spectral reflectance of sugarbeet canopy and nitrogen content was analyzed, and the optimum band reflectance was selected to establish nitrogen prediction model. The optimal prediction model for different growth stages of sugarbeet was selected and the software system was embedded to forecast nitrogen content in sugarbeet canopy leaves. 4) the function of nitrogen prediction system was debugged. The software establishes the connection with the spectrometer, carries on the spectrometer hardware connection, the data communication function debugging; extracts the sugarbeet canopy leaf spectral characteristic, carries on the software nitrogen forecast function debugging, the data preservation function and the operation interface function debugging. The system uses nondestructive testing technology to predict sugar beet nutrition, which can realize the automatic analysis and prediction of nitrogen content in sugarbeet canopy leaves. This study provides a new research idea for rapid and non-destructive estimation of nitrogen content in sugarbeet leaves. It is of great significance to the future sugar production.
【学位授予单位】:内蒙古农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S566.3
【参考文献】
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,本文编号:1818079
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