基于高光谱成像的大豆叶片叶绿素分布可视化

摘要

【目的】利用高光谱成像技术估测大豆叶片叶绿素含量并实现其分布可视化,为直观监测大豆元素营养水平和生长发育状况提供技术支持。【方法】利用高光谱成像技术采集80片生长发育程度不同的大豆叶片高光谱图像,提取并计算叶片平均光谱后测定其对应的叶绿素含量,分析大豆叶片反射光谱特征差异,比较叶绿素与叶片反射光谱特征的关系,通过不同的植被指数与叶绿素含量进行相关性分析并构建大豆叶绿素含量估测模型,绘制大豆叶片叶绿素含量分布图。【结果】大豆叶片叶绿素含量不同,导致反射光谱曲线在“绿峰”和红边区域的差异明显,高反射率平台无显著差异。叶绿素的特征波段主要位于可见光的红光与绿光波段范围。自由组合植被指数RVI(968,698)与叶绿素含量的相关性最好(r=0.923),其作为光谱参量构建的叶绿素含量估测模型(y=0.606x-0.0177)预测效果最好,其训练集决定系数(R_(C)^(2))、预测集决定系数(R_(P)^(2))和均方根误差(RMSE)分别为0.852、0.799和0.356。【结论】根据估测模型计算大豆叶片高光谱图像上每个像素点的叶绿素含量值,结合伪彩色图像处理技术绘制出叶绿素含量分布可视化图,可直观地展示大豆叶片叶绿素含量的分布情况。