基于等离子体三维成像技术的柑橘中黄龙病斑纹识别方法研究

摘要

[目的]黄龙病是柑橘植被生长过程中由细菌引起的一种病变,严重影响着柑橘的食用品质,且传染性较大.激光诱导击穿光谱技术是一种多元素检测和分析的有效手段.基于等离子体反演的三维图像中富含大量的元素信息,可以为柑橘中黄龙病斑纹的识别提供依据.[方法]以等离子体光学检测技术为背景,着重研究了局部热平衡条件下的等离子体三维成像及平均贡献率物理模型,构建了柑橘果皮表面黄龙病斑纹的识别系统.在被激发的等离子体复合系统中,结合光谱线强度信息,以K元素为内标元素分析了其余元素在测量区域内的含量.借助激光诱导击穿光谱技术,采集了不同延迟时间的等离子体三维图像.根据量子力学理论中微观粒子运动形式的不连续性提取了平均贡献率.将Ca元素作为分析参量,计算了在等离子体三维空间中的平均贡献率值,对识别方法进行了验证和分析.[结果]在各延迟时间点处,根据内标法和采集三维图像可知果皮表面等离子体信号存在明显的不同.与原始光谱数据相比,等离子体三维成像的差异更加鲜明,信号对比也更加突出.在各采集点处,黄龙病果皮中Ca元素的平均贡献率都明显大于健康果皮,并且在等离子体能量最大时差异最大.[结论]黄龙病等离子体在前期发射强度大于健康果皮等离子体发射强度,同时等离子体寿命更长,相比于健康柑橘更晚开始坍缩消失.利用等离子体三维成像技术可以精确地对感染黄龙病的柑橘进行识别,并且在等离子体能量最强时效果最佳,这一特征可以为最佳等离子体信号的采集提供依据.