CO2胁迫下大豆叶片红边位置最优算法的研究

利用红边参数反演植被特征是定量遥感研究的热点问题之一,红边参数中的红边位置与植被参数显著相关,是监测植被胁迫的一个非常敏感的指标。采用最大一阶导数法、拉格朗日内插法、线性外推法、四点内插法、倒高斯模型法、多项式拟合法六种方法分别计算出不同浓度CO2泄漏胁迫下大豆叶片的红边位置,分析并比较不同算法提取的红边位置变化特征,以确定监测CO2泄漏胁迫下大豆叶片的最佳红边位置的算法。结果表明：提取的红边位置均与大豆叶片叶绿素含量呈极显著的线性相关。其中,最大一阶导数法和拉格朗日内插法相关程度最高,且最大一阶导数法计算简单、稳定性较好,因此可以利用最大一阶导数法提取的红边位置反映大豆叶片叶绿素含量变化,进而监测CO2地质储存泄漏问题。     

基于光谱分析技术的苹果花钾素含量估测研究

采用光谱分析技术手段,探索估测苹果花钾素含量的方法。首先测定盛花期红富士苹果鲜花的原始光谱反射率（Ri）以及花钾素含量（KC）,并对钾素含量与Ri及其8种光谱变换形式数据（Ri/、Ri//、1/Ri、(1/Ri))/、lg(1/Ri)、(lg(1/Ri))/、lgRi、(lgRi)/）进行相关分析,找出与钾素含量相关性较强的光谱变换形式;其次,采用逐步回归分析方法,对钾素含量和与其相关性较强的光谱变换形式数据进行分析,筛选敏感特征波长;利用敏感特征波长,建立苹果花钾素含量估测模型,经过对模型的优化和检测,确定最佳估测模型。结果表明：苹果花钾素含量与其光谱反射率的一阶微分Ri/相关性最好,其次为1/Ri、lg(1/Ri)、lgRi;其相关系数绝对值较大的峰(谷)区极值分别出现在669 nm、952 nm、1164 nm、1442 nm,351 nm、352 nm、362 nm、366 nm,351 nm、366 nm,351 nm、366 nm附近;通过逐步回归分析,筛选出的敏感特征波长分别为669 nm、1442 nm,352nm,351nm,351nm;建立的回归模型均具有较好的线性趋势,但以一阶微分为自变量的估测模型相关系数最大,为0.6113。经检测样本对估测模型检验,其拟合方程的决定系数(R2)为0.6955,均方根误差（RMSE）为2.7,相对误差（RE）为4.9%,表明模型对苹果花钾素含量的估测具有较好的准确度,为最佳估测模型。利用光谱技术手段对苹果花钾素含量的估测精度较高,具有一定的稳定性和适用性,为快速估测苹果花营养元素含量及苹果的实时营养诊断提供了理论依据和参考价值。     

基于高光谱红边参数的不同物候期苹果叶片的SPAD值估测

用FieldSpec 3地物光谱仪和SPAD-502叶绿素计测定了不同物候期红富士苹果叶片的高光谱反射率和SPAD值.研究结果表明,不同物候期苹果叶片的反射光谱波形曲线的变化规律基本相似.从苹果花期开始,叶片SPAD值逐渐增加,至秋梢停止生长期达到最高峰,之后开始下降.苹果叶片的高光谱红边位置λr、红边斜率Dr、红边面...     

基于连续小波系数的叶绿素a浓度估测模型

叶绿素a浓度是估算浮游植物生物量的重要指标,连续小波变换是一种重要的多尺度光谱分析方法.本文以粤西、珠江口为案例区,基于地面高光谱和实测叶绿素a的浓度数据,选取10种不同的母小波基函数对高光谱反射率数据进行连续小波变换.运用偏最小二乘回归(PLSR)方法构建叶绿素a浓度的反演模型,分析比较了不同小波变换系数对建模结果的...     

基于红边光谱特征和XGBoost算法的冬小麦叶绿素浓度估算研究

研究了基于氮肥效应的冬小麦不同生育期的叶绿素浓度,探讨了XGBoost算法在冬小麦叶绿素浓度估算中的适用性。利用该算法构建了冬小麦叶绿素浓度的高光谱估算模型,并将其与偏最小二乘法（Partial Least Squares, PLS）以及人工神经网络（Neural Network, NN）算法进行了对比。结果表明：（1）冬小麦的叶绿素浓度随着氮肥用量的增加而逐渐升高。（2）基于一阶微分光谱（First-order Differential Reflectance, FDR）数据集的估算模型表现最好。通过对比建模数据集与验证数据集的决定系数R²和相对分析误差（Residual Predictive Derivation, RPD）发现,XGBoost算法的效果最佳。（3）通过波段重要性分析发现,XGBoost算法的8个重要波段均在738~753 nm范围内。与8个常用的红边指数相比,通过XGBoost算法筛选到的8个一阶微分光谱波段对叶绿素浓度的准确估算起到了更加重要的作用。该算法可以作为一种有效的高光谱信息挖掘手段来估算冬小麦的叶绿素浓度。     

湖泊藻类叶绿素-α和悬浮物浓度的高光谱定量遥感模型研究

本文利用地物光谱仪对太湖水体进行了光谱测量和同步采样分析,对获得的数据尝试用光谱分离法进行分析,从中分离出蓝藻和悬浮物的特征波峰,建立波峰高度与同步水质采样得到的叶绿素-α浓度和悬浮物浓度的对应关系,得出其遥感定量反演算法,并实际应用在OMIS成像光谱仪图像上．     

叶绿素含量非接触式检测方法研究

植物叶绿素含量的非接触式光谱检测有着测定范围大、易于实现自动检测等优点,对实施精准农业、搭建培养室内智能监控系统具有重要的意义。但叶片结构、叶片粗糙表面引起的光散射效应、环境光等干扰因素使其定量分析难度增加,本文采用一种结合等距映射(ISO-MAP)和偏最小二乘(PLS)的非线性降维建模方法,有效地提高了模型的预测精度。与波长参比和单纯PLS两种传统建模方法相比,ISOMAP-PLS模型的预测精度分别提高了56.3%和34.4%。实验结果表明,ISOMAP算法可以降低建模复杂度的同时提高预测精度,将其应用在非接触式叶绿素含量检测中是可行的,为实现植物多种生化参数的非接触检测以及相应仪器的开发奠定了基础。     

基于激光散射图像小麦叶片叶绿素检测研究

为了实现叶绿素含量的无损检测研究,采用激光后向散射图像技术来测量小麦叶片光学特性参量的方法,进行了理论分析和实验验证。利用670nm和970nm的半导体激光器和视频成像系统获得了小麦叶片的激光后向散射图像,通过漫反射理论分析了叶片组织表面的漫射光分布和在这两个波长下绿叶、黄叶、干叶的激光后向散射图像的变化特征,取得了其光学特性参量数据(约化散射系数和吸收系数),并与叶片的叶绿素相对含量值建立对应的函数关系。结果表明,小麦叶片的光学特性参量与叶绿素相对含量值呈现线性相关,其中利用约化散射系数建立的叶绿素相对含量值预测模型中,预测集样本的相关系数为0.9095,预测均方根误差为5.9;利用吸收系数建立的叶绿素相对含量值预测模型中,预测集样本的相关系数为0.8366,预测均方根误差为7.5,说明激光后向散射图像技术测定植物叶绿素含量是可行的。这一结果对激光散射图像实现农作物长势诊断是有帮助的。     

重庆万盛采矿区内主要农作物的光谱测量和分析

矿山开采中产生的固体废弃物和废液会使矿区土壤中富集重金属元素,进而影响矿区内的农作物生长。选择重庆市万盛区矿区作为研究区,采集红薯和南瓜的实测高光谱数据和土壤样本的重金属含量数据。通过对土壤重金属含量和农作物的红边位置偏移进行相关分析,发现不同土壤重金属含量对研究区内主要农作物的影响是不同的。可以看出,在研究区内的两种主要农作物中,红薯对矿区土壤中的重金属Cr、Mn和Cd比较敏感,而南瓜则对以上三种土壤重金属具有一定的吸收和抵抗作用。该结果可以为万盛区矿区内农作物种植的选择提供理论依据。     

再论热辐射体光谱"蓝移"及"红移"

大多数的热辐射体都是选择性辐射体.现在却被当灰体处理,其光谱分布较灰体必然有"蓝移"和"红移"的现象.给出了金属钨作为选择性辐射体及灰体的辐射公式,并进行了比较.     

关于热辐射体光谱“蓝移”问题的讨论

用克希霍夫定律,认真分析了光谱“蓝移”问题,我们认为,一般的热辐射体都是选择性辐射体,其光谱分布较黑体必然有“蓝移”及“红移”现象,并举出两个实例讨论了这一问题。     

光谱蓝移或红移的工程可行性分析

对于小样品来说,将峰值波长移出大气红外窗口是可行的;但对于中、大型军用平台来说,改变其峰值波长可能因为得不偿失而不具有工程上的可行性.红外隐身的实质问题之一是绝热控制和处理.当温差较大时,单一的红外涂料很难取得较好的绝热效果.     

基于改进爬山算法的微小零件亚像素级定位

为提高微小零件亚像素级定位效果,采用改进爬山算法。将目标区域向外扩展获得调焦窗口跟踪漂移图像,边界由像距和视角决定;然后优化爬山搜索算法得到最优收敛解,二维图像信息熵构成调焦图像评价函数;改进Zernike矩算法,通过高阶矩的模代替边缘参数,减少了计算量,卷积窗口矩阵构成Zernike矩的差值,提高定位精确度;最后给出了算法流程。实验结果显示,改进Zernike矩偶模板比奇模板边缘亚像素定位误差小,相比空间矩算法、多项式拟合算法、Zernike矩算法、区域生长算法和模板匹配算法,对规则形状定位误差均值分别减少了43.24%,21.62%, 32.43%,27.03%和56.76%;对不规则形状定位误差均值分别减少了39.02%,20.15%,26.83%,24.39%和51.22%。本文算法定位精确度较高。     

一种改进型增强图像处理算法研究与应用

常规的基于高斯或拉普拉斯模板的锐化或增强算法应用中,都会出现包边的现象,即在与邻域有强烈对比的目标上会出现明显的暗或亮包边问题。常规方法未对该现象进行处理,导致部分场景目标存在明显的包边现象。基于常规算法产生的包边问题的原因分析,发现主要是在获取高频图像信息时,采用高斯或拉普拉斯这种基于位置差异计算权重的方式导致;因此在进行获取高频细节时,通过增加以灰度差值来调整权重方式来获取细节,或采用更简单的高频细节截止的处理方式,可有效改善增强算法中的包边问题。     

光通信中双幅度脉冲位置调制的功率谱分析

在研究数字脉冲调制时,对调制方式的功率谱分析十分必要。详细推导了随机双幅度脉冲位置调制(DAPPM)序列的功率谱密度,并分别对连续谱和离散谱进行了分析。数值结果表明,DAPPM的功率谱形状类似于一般的抽样函数,并且包含直流分量,幅度因子α只影响功率谱的幅度,不影响功率谱的形状;时隙基频分量存在与否与脉冲占空比有关;时隙基频幅度强弱依赖于调制阶数和脉冲占空比。当占空比为0.5时,时隙基频分量最大,调制阶数每增大1,幅度衰减约5 dB。同时指出,当调制阶数较大时,随机DAPPM序列难以直接提取时隙基频分量。