水是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育必不可缺的元素之一,能夠快速檢測(cè)并獲取植物葉片水分,對(duì)田間作物灌溉生產(chǎn)管理和作物的生理需水特性研究等具有重要的意義。利用RedEdge-M型號(hào)多光譜相機(jī),以不同生育期的55組玉米葉片作為試驗(yàn)對(duì)象,在光線充足且無(wú)陰影遮擋的環(huán)境下對(duì)試驗(yàn)玉米葉片樣本進(jìn)行拍攝,拍攝過(guò)程中通過(guò)直連下行光傳感器來(lái)消除太陽(yáng)高度角對(duì)光譜反射的影響,每組玉米葉片樣本經(jīng)過(guò)拍攝可得到藍(lán)、綠、紅、近紅外和紅邊等5個(gè)波段的TIFF圖像。借助圖像處理軟件ENVI5.3構(gòu)建玉米葉片樣本興趣區(qū)域(ROI),以ROI范圍內(nèi)玉米葉片樣本的平均反射光譜作為該樣本的反射光譜來(lái)減小鏡頭邊緣減光現(xiàn)象帶來(lái)的誤差。參照標(biāo)準(zhǔn)白板出廠時(shí)提供的專屬標(biāo)定反射率、白板ROI范圍內(nèi)的平均反射光譜和玉米葉片樣本白板ROI范圍內(nèi)的平均反射光譜,比值換算得到各組玉米葉片5個(gè)波段處的光譜反射率。同時(shí)利用YLS-D型號(hào)植物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定儀,采用五點(diǎn)取樣法選擇玉米葉片的5個(gè)區(qū)域測(cè)取玉米葉片樣本的水厚度平均值作為葉片含水量的測(cè)量指標(biāo)。隨機(jī)選取43組玉米葉片樣本得出的光譜反射率作為訓(xùn)練樣本,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立基于多光譜圖像的玉米葉片含水量反演模型,并融合萊文貝...

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圖1 RedEdge-M多光譜相機(jī)

采用YLS-D型號(hào)植物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定儀進(jìn)行玉米葉片水分的測(cè)量,正常工作的量程在0～99.9RH%之間,工作誤差為±0.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位,見(jiàn)圖2。能夠滿足測(cè)量葉片水分的要求。使用前需要進(jìn)行初始化校準(zhǔn)。圖2YLS-D型號(hào)植物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定儀

圖2 YLS-D型號(hào)植物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定儀

圖1RedEdge-M多光譜相機(jī)1.3樣本葉片采集及數(shù)據(jù)分析

圖3 玉米葉片ROI的繪制

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種根據(jù)研究樣本誤差,使用逆?zhèn)鞑ニ惴ǚ磸?fù)訓(xùn)練完善的多層前饋網(wǎng)絡(luò),在數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)、樣本檢測(cè)和圖像融合等多領(lǐng)域具有廣泛的實(shí)施操作性[19]。而早期經(jīng)典的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在訓(xùn)練過(guò)程存在收斂速度較慢、受到個(gè)別樣本異常值擾動(dòng)的情況下易出現(xiàn)局部過(guò)擬合和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最優(yōu)化難以確....

圖4 含水量反演模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

表2隱含層神經(jīng)元求解主要參數(shù)Table2MainparametersforsolvinghiddenlayerneuronsNumberofneuronsinthehiddenlayerNumberofiterationsMSE2270.....

本文編號(hào)：4040555