基于冠层结构影响的酿酒葡萄冠层叶绿素含量无人机遥感反演研究

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作者 张晓晶 潘海珠 +2 位作者 董彦斌 张丽娟 史银龙 《西南农业学报》 北大核心 2025年第10期2076-2088,F0002,共14页

【目的】植被冠层结构和土壤背景对作物叶绿素含量反演具有重大影响,提高酿酒葡萄叶绿素含量反演精度,以保障葡萄果实的产量与质量。【方法】以贺兰山东麓酿酒葡萄种植园为研究区,分别在葡萄开花期和坐果期获取LAI和SPAD以及无人机多光... 【目的】植被冠层结构和土壤背景对作物叶绿素含量反演具有重大影响,提高酿酒葡萄叶绿素含量反演精度,以保障葡萄果实的产量与质量。【方法】以贺兰山东麓酿酒葡萄种植园为研究区,分别在葡萄开花期和坐果期获取LAI和SPAD以及无人机多光谱数据,基于PROSAIL-D模型模拟酿酒葡萄冠层反射率,同时为减少土壤背景的影响,引入NIR_(V)对冠层效应进行校正,获取冠层散射系数CSC,分别使用植被指数查找表和机器学习方法构建葡萄冠层叶绿素含量估算模型。【结果】通过模型模拟植被指数与叶绿素含量相关性分析表明,由CSC构建LICI_((720、750、450、840 nm))、TCARI_((750、720、450 nm))、EVI_((720、450、750 nm))在两个生育期内与叶绿素的相关性较高(|R|≥0.83);基于植被指数查找表的叶绿素含量反演结果表明,开花期精度最优的是基于EVI-TCARI的植被指数查找表,R^(2)为0.77,RMSE为1.45,坐果期精度最高的是基于LICI-TCARI的植被指数查找表,R^(2)为0.78,RMSE为1.17;基于机器学习的叶绿素含量反演结果对比表明,利用CSC构建的PLSR和ELM模型在两个生育期反演精度均较佳,开花期反演精度ELM>PLSR>ENR>SVR,R^(2)分别为0.89、0.87、0.87、0.48,RMSE分别为1.00、1.09、1.10、2.21,坐果期的反演精度排序为PLSR>ELM>SVR>ENR,R^(2)分别为0.82、0.76、0.34、0.21,RMSE分别为1.07、1.22、2.07、2.42。【结论】通过NIR_(V)对冠层结构进行校正,能够弱化冠层结构和土壤背景对叶绿素含量估算的影响,提高反演精度。该研究成果可为基于无人机的酿酒葡萄监测提供理论依据,实现酿酒葡萄生长参数快速获取提供参考。 展开更多

关键词 无人机多光谱 PROSAIL-D NIR_(V) 机器学习 植被指数查找表 葡萄冠层叶绿素

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基于无人机多光谱的猕猴桃园冠层叶绿素含量检测方法 被引量：4

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作者 霍迎秋 赵士超 +2 位作者 赵国淇 孙江昊 胡少军 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期297-307,共11页

为实现对猕猴桃园区果树整体生长健康状况的快速、大规模监测,以猕猴桃园冠层叶片为研究对象,基于无人机拍摄果园多光谱图像,然后利用Pix4Dmapper软件拼接多光谱图像,获取果园的正射影像图,并进行辐射校正。切分正射影像为420个区域图... 为实现对猕猴桃园区果树整体生长健康状况的快速、大规模监测,以猕猴桃园冠层叶片为研究对象,基于无人机拍摄果园多光谱图像,然后利用Pix4Dmapper软件拼接多光谱图像,获取果园的正射影像图,并进行辐射校正。切分正射影像为420个区域图像作为样本,采用最大类间方差法(Otsu)分割样本图像的冠层叶片与土壤背景,并实测每个样本的冠层SPAD值,构建冠层叶片多光谱数据集。采用箱线图法对数据集进行异常值检测,剔除异常样本;然后利用多光谱图像多通道的数据特点,提取图像的相邻通道变化率和23种常用植被指数,以及二者组合作为样本特征值,接着利用CARS、LARS、IRIV等3种特征筛选算法优选特征,分别结合偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量回归(SVR)、岭回归(RR)、多元线性回归(MLR)和极限梯度提升树(XGBoost)、最小绝对收缩和选择算子回归(Lasso)、随机森林回归(RFR)、高斯过程回归(GPR)等8种方法构建模型,识别猕猴桃园冠层SPAD值;最后对比分析以不同样本特征构建的24个模型的性能,实验结果表明:以相邻通道变化率为特征建立的模型中,GPR模型性能最好,R^(2)、RMSE分别为0.770、3.044;以植被指数和相邻通道变化率组合特征建立的模型中,GPR模型性能也最好,R^(2)、RMSE分别为0.783、2.957;以植被指数为数据特征建立的XGBoost模型性能最优,R^(2)、RMSE分别为0.787、2.933;因此基于无人机遥感的智能检测模型能够对果园冠层叶绿素含量进行准确评估。 展开更多

关键词 猕猴桃园 叶绿素含量 多光谱 机器学习 无人机

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中波红外多光谱成像技术研究 被引量：12

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作者 兰卫华 万敏 +1 位作者 王凯 杨小儒 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期59-62,共4页

多光谱成像技术结合成像和光谱测量技术,同时探测目标的光谱和几何特征,在目标识别和抑制背景杂波方面具有技术优势。研制了一套工作于中波红外波段的四通道多光谱成像系统。利用窄带滤光片和面阵探测器技术,构建了基于时序扫描的凝视... 多光谱成像技术结合成像和光谱测量技术,同时探测目标的光谱和几何特征,在目标识别和抑制背景杂波方面具有技术优势。研制了一套工作于中波红外波段的四通道多光谱成像系统。利用窄带滤光片和面阵探测器技术,构建了基于时序扫描的凝视成像型红外多光谱成像系统。根据红外探测器性能参数,对各个光谱通道的温度灵敏度进行了估算。在系统设计时通过合理地滤光片布局,尽量延长各个光谱通道的信号积分时间,以提高各个光谱通道温度灵敏度。利用研制的中波多光谱成像系统,对室外进行了成像,并对各个通道的成像结果进行了比较分析。 展开更多

关键词 多光谱 中波红外 滤光片 目标探测

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基于多光谱分离的烟雾检测 被引量：8

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作者 付小宁 张涛 万里 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2798-2802,共5页

由于大部分烟雾检测技术抗干扰性差,难以区分森林水雾和绿地等假信息,本文提出了使用主成分分析法及变换域测量技术,基于光谱分离的烟雾检测方法.首先,采用波长为460～520 nm、540～570 nm及580～610 nm的3个带通滤光片获得被测物的光... 由于大部分烟雾检测技术抗干扰性差,难以区分森林水雾和绿地等假信息,本文提出了使用主成分分析法及变换域测量技术,基于光谱分离的烟雾检测方法.首先,采用波长为460～520 nm、540～570 nm及580～610 nm的3个带通滤光片获得被测物的光谱主成分.然后,对光谱主成分进行空间映射,构建变换域平面,在该平面上应用简单的代数判断来实现对烟、水雾以及绿地的分类和识别.最后,进行了1 000次的Monte Carlo仿真实验.结果表明,三波段光谱法简便可行,分离度好,（P3,P4）的分离度为0.113,不仅克服了传统图像和视频检测方法无法区分烟雾和水雾的缺点,而且无需进行复杂的光谱数据分类计算,在火灾监测领域很有实用价值. 展开更多

关键词 烟雾检测 多光谱 光谱分离 主成分分析

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高速多光谱TDI CCD成像电路系统 被引量：7

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作者 郑亮亮 张贵祥 金光 《中国光学》 EI CAS 2013年第6期939-945,共7页

为实现多光谱TDI CCD的高速高信噪比成像,利用可空间应用的多光谱TDI CCD传感器研制出了高性能成像电路系统。该系统以现场可编程门阵列(FPGA)为核心逻辑单元,带有RS422外围通信控制接口,并采用CAMERALINK接口输出图像数据。系统具有动... 为实现多光谱TDI CCD的高速高信噪比成像,利用可空间应用的多光谱TDI CCD传感器研制出了高性能成像电路系统。该系统以现场可编程门阵列(FPGA)为核心逻辑单元,带有RS422外围通信控制接口,并采用CAMERALINK接口输出图像数据。系统具有动态推扫成像的能力,可同时输出全色和彩色两种模式的图像数据。利用灰度条纹的靶标对传感器的3个多光谱(R、G、B)感光区标定白平衡,利用彩色条纹的靶标对系统进行成像测试,在驱动频率为15 MHz的情况下,系统单片CCD输出的图像数据率达到1.2 Gbps。试验结果表明,获取全色图像的信噪比达到了53.56 dB,各多光谱图像的信噪比较高的也在40 dB以上,满足空间对地高分辨多光谱遥感成像的技术指标要求,对高速空间多光谱遥感相机的研制具有借鉴意义。 展开更多

关键词 多光谱 高速成像 TDICCD 成像电路 信噪比

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复合材料结构机翼表面残冰的近红外多光谱检测 被引量：3

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作者 高建树 韩仁义 +1 位作者 于之靖 乔文 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1250-1255,共6页

提出了一种新的近红外多光谱检测法对碳纤维复合材料结构机翼表面的残冰进行检测。建立了该方法的理论模型并进行了实验验证。首先,根据冰与水和除冰液在不同红外波段下具有不同反射光谱特性,提出了用于残冰检测的理论算法。然后对参考... 提出了一种新的近红外多光谱检测法对碳纤维复合材料结构机翼表面的残冰进行检测。建立了该方法的理论模型并进行了实验验证。首先,根据冰与水和除冰液在不同红外波段下具有不同反射光谱特性,提出了用于残冰检测的理论算法。然后对参考通道,低通道及高通道所测图像的灰度值进行比较分析,总结得到了判断机翼蒙皮上残冰存在的对比度阈值C。最后,分析了误差可能产生的区间及消除方法。实验结果表明,对于白色涂层的复合材料结构蒙皮,当C>0.03时,就可以断定结构表面上存在残冰;当C<0时,可以断定表面上肯定没有冰;当C处于0～0.03时,为安全起见需要对蒙皮进行二次检查以消除不确定因素产生的误差。而对于其他颜色涂层蒙皮的残冰检测,要根据不同的颜色设定不同的对比度阈值C。本研究证明了可以将冰与水的近红外反射光谱差异特性应用到以复合材料结构为机翼蒙皮的残冰检测中。 展开更多

关键词 近红外多光谱 残冰检测 机翼蒙皮 对比度

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基于高阶累积量的非最小相位地震子波提取 被引量：15

7

作者 石殿祥 李岩 +3 位作者 殷福亮 陈树凯 刘兴利 孔祥波 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 1999年第5期491-499,共9页

地震子波的最小相位（MP）假设为不适定的反褶积问题的求解提供了前提，但是这个假设的正确性一直是值得怀疑的。长期以来，有关的研究多局限于利用地震记录的二阶统计信息即记录的自相关函授或功率谱来研究此问题。但由于二阶统计量并... 地震子波的最小相位（MP）假设为不适定的反褶积问题的求解提供了前提，但是这个假设的正确性一直是值得怀疑的。长期以来，有关的研究多局限于利用地震记录的二阶统计信息即记录的自相关函授或功率谱来研究此问题。但由于二阶统计量并不包含相位信息，因而无法解决非最小相让（NMP）的物理问题。随着高阶累积量与多谱概念的引入，使得借助于高阶累积量或多谱乃至它们的切片（或投影）所携带的相让信息来识别NMP地震子波成为可能。为此，本文提出运用基于高阶累积量的MA参数估计技术提取非最小相位地震子波的方法。该方法充分利用了地震记录高阶累积量中的相位信息，从而避免了单纯依赖于优化技术而忽略物理实质的倾向。实际资料处理的结果表明，该方法在混合相位、非高斯信号的处理中具有明显的优势。 展开更多

关键词 高阶累积量 最小相位 地震勘探 地震子波提取

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沉积岩石信息的热红外多光谱遥感探测及有效性评价 被引量：11

8

作者 丑晓伟 傅碧宏 郑建京 《遥感技术与应用》 CSCD 1996年第1期7-13,共7页

在对热红外多光谱（ＴＩＭＳ）遥感的探测机理及其图像专题信息提取方法的综合分析基础上，以不同沉积岩石的化学成分、矿物组成、结构、反射和发射光谱等特征的实验室分析测试结果为依据，对不同沉积岩石的热红外多光谱遥感成像机制进... 在对热红外多光谱（ＴＩＭＳ）遥感的探测机理及其图像专题信息提取方法的综合分析基础上，以不同沉积岩石的化学成分、矿物组成、结构、反射和发射光谱等特征的实验室分析测试结果为依据，对不同沉积岩石的热红外多光谱遥感成像机制进行了讨论，并对比分析了不同沉积岩石ＴＩＭＳ图像和ＴＭ图像的识别效果。 展开更多

关键词 沉积岩石 热红外多光谱 遥感探测

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利用热红外多光谱遥感技术提取和识别岩石、矿物信息 被引量：13

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作者 傅碧宏 丑晓伟 《遥感技术与应用》 CSCD 1994年第1期56-61,共6页

利用热红外多光谱遥感技术提取和识别岩石、矿物信息，是近年来遥感地质研究中的热点之一。在介绍岩石、矿物的热红外发射特性的基础上，着重阐述了热红外多光谱遥感技术在提取和识别岩石、矿物信息方面的应用，并对这一研究领域今后的... 利用热红外多光谱遥感技术提取和识别岩石、矿物信息，是近年来遥感地质研究中的热点之一。在介绍岩石、矿物的热红外发射特性的基础上，着重阐述了热红外多光谱遥感技术在提取和识别岩石、矿物信息方面的应用，并对这一研究领域今后的发展方向提出了展望。 展开更多

关键词 热红外多光谱 遥感 岩石 矿物

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三维同步荧光检索和数据处理方法用于荧光分析 被引量：2

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作者 何家俊 任英 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1994年第4期123-127,共5页

本文以三维荧光检索法和数据处理方法相结合，进行荧光光度分析的最佳条件（包括同步谱）的选择及样品分析。通过对多种体系的荧光光度法测定的实验证明，本法操作简便、快速，可避免主观因素影响，容易找到最佳定量条件，并可判断未知... 本文以三维荧光检索法和数据处理方法相结合，进行荧光光度分析的最佳条件（包括同步谱）的选择及样品分析。通过对多种体系的荧光光度法测定的实验证明，本法操作简便、快速，可避免主观因素影响，容易找到最佳定量条件，并可判断未知组成样品可否进行定量分析。 展开更多

关键词 三维检索 荧光光度法 数据处理

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星载多光谱浅海水深测量方法 被引量：12

11

作者 庞蕾 聂志峰 《山东理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2003年第6期59-61,共3页

利用遥感技术以及星载多光谱数据,进行浅海海域水深测量的基本方法以及关键技术,提出了一种基于主成分分析方法和底质分类的新的浅海水深提取技术路线,可应用于浅海水深提取及海图制作和更新.

关键词 星载多光谱 浅海海域 水深测量 遥感 主成分分析 水深反演

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空间光谱耦合型多光谱相机的辐射定标

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作者 吴旋 杨斌 +2 位作者 李先峰 张军强 卢天姣 《光学学报》 CSCD 北大核心 2024年第23期76-85,共10页

为了实现空间光谱耦合型多光谱相机的高精度光谱辐射测量,构建辐射响应模型并提出了一种辐射定标方法。通过研究空间光谱耦合型多光谱相机的分光原理和成像过程,根据辐射传输理论推导建立其完整的辐射响应模型。基于所构建的辐射响应模... 为了实现空间光谱耦合型多光谱相机的高精度光谱辐射测量,构建辐射响应模型并提出了一种辐射定标方法。通过研究空间光谱耦合型多光谱相机的分光原理和成像过程,根据辐射传输理论推导建立其完整的辐射响应模型。基于所构建的辐射响应模型,提出采用多光源组合的实验室辐射定标方法,实现光源在光谱与辐射两个维度的同时变化,从而建立关于辐射响应的超定方程组,通过全链路光谱辐射传输计算辐射响应系数的初值,并采用梯度下降法解算辐射响应系数的最优解。分别从实验室和外场验证了辐射响应定标系数的准确性。针对空间光谱耦合型多光谱相机,构建的辐射响应模型及提出的辐射定标方法消除了不同波段辐射响应重叠带来的影响,以保证该类型多光谱相机的光谱辐射测量精度。 展开更多

关键词 多光谱 耦合 辐射响应模型 辐射定标 梯度下降法

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