一种植物叶片氮含量检测方法及系统

技术特征：
1.一种植物叶片氮含量检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：s1：叶片预处理采集叶片洗净晾干，于电热恒温杀青并烘干至恒重，然后经粉碎机粉碎成粉末状，干叶粉末样品装袋保存；s2：化学检测通过凯氏定氮法对一部分叶片粉末进行含氮量检测；s3：光谱检测另一部分叶片粉末装入培养皿中，置于近红外光谱仪器上进行光谱测定；s4：模型建立基于化学计量学软件分析粉末含氮量，结合红外光谱仪器检测结果进行建模。2.根据权利要求1所述的一种植物叶片氮含量检测方法，其特征在于：步骤s1中：电热恒温鼓风干燥箱杀青的温度设置为105-110℃，杀青时间为10-30min，叶片烘干至恒重的温度设置为80-90℃。3.根据权利要求1所述的一种植物叶片氮含量检测方法，其特征在于：步骤s2中，叶片粉末装入培养皿中的装样厚度为15-18mm，置于近红外光谱仪器上进行光谱测定，使用management软件设置光谱扫描参数：扫描范围10000-4000cm-1
，扫描次数32次，分辨率8cm-1
，环境温度保持恒定24-25℃。4.根据权利要求3所述的一种植物叶片氮含量检测方法，其特征在于：所述近红外波段光谱图像采集过程包括以下步骤：s2.1：图像采集前，根据光源照明程度，对高光谱镜头进行黑白校正；s2.2：选择黑白校正文件加载并保存；s2.3：设置红外光谱仪器的各项参数。5.根据权利要求4所述的一种植物叶片氮含量检测方法，其特征在于：所述高光谱镜头进行黑白校正的步骤为：s2.11：将高光谱镜头盖住，在完全闭光的环境下获得黑校正图像b；s2.12：将反射率大于99％的白板置于载物台；s2.13：根据光谱扫描样本的反光程度调整镜头光圈。6.根据权利要求5所述的一种植物叶片氮含量检测方法，其特征在于：步骤s4中，模型建立前先对数据进行处理，数据标准化标准差计算公式为：则标准化转换公式为：式中，μ为总体数据的均值，σ为总体数据的标准差，x为个体的观测值。7.根据权利要求6所述的一种植物叶片氮含量检测方法，其特征在于：步骤s4中，模型建立通过选择有效波段优化，具体包括以下步骤：
通过一个波段光谱图像的特征值与另一波段下的光谱图像特征值相除，得到相对波段反射强度的图像具体计算公式为：bv
i,j,r
＝bv
i,j,k
/bv
i,j,l
其中，bv
i,j,k
表示第k波段坐标为(i,j)的特征值，bv
i,j,l
为另一波段下的光谱图像特征值，bv
i,j,r
为相对波段反射强度的图像。8.一种植物叶片氮含量检测系统，所述检测系统用于实现权利要求1-7任一项所述的一种植物叶片氮含量检测方法，其特征在于：包括采集模块、分析模块、校正模块以及处理模块；校正模块先对采集模块做黑白校正后，采集模块采集叶片的光谱图像信息以及叶片的化学成分信息，分析模块：分析叶片的化学成分以及叶片的光谱图像产生分析数据，处理模块接收分析模块分析数据，并依据数据建立模型。9.根据权利要求8所述的一种植物叶片氮含量检测系统，其特征在于：所述采集模块为近红外光谱采集仪器，所述近红外光谱采集仪器包括高光谱镜头。10.根据权利要求8所述的一种植物叶片氮含量检测系统，其特征在于：所述校正模块对高光谱镜头进行黑白校正，计算公式为：其中，b表示在完全闭光的环境下获得的黑校正图像，w表示白校正图像，h0表示原始的高光谱图像。

技术总结
本发明公开了一种植物叶片氮含量检测方法及系统，所述检测方法包括以下步骤：采集叶片洗净晾干，于电热恒温杀青并烘干至恒重，然后经粉碎机粉碎成粉末状，干叶粉末样品装袋保存；通过凯氏定氮法对一部分叶片粉末进行含氮量检测；另一部分叶片粉末装入培养皿中，置于近红外光谱仪器上进行光谱测定；基于化学计量学软件分析粉末含氮量，结合红外光谱仪器检测结果进行建模。本发明检测系统通过同时采集叶片的光谱图像信息以及叶片的化学成分信息，并通过分析模块分析叶片的光谱图像信息以及叶片的化学成分信息，通过两个数据综合分析，再基于分析数据建立模型检测叶片的含氮量，检测精度高。精度高。精度高。


技术研发人员：伍艳芳 刘新亮 郑永杰 涂白连 张月婷 徐海宁 戴小英 温世钫 郭捷
受保护的技术使用者：江西省林业科学院
技术研发日：2022.09.16
技术公布日：2022/11/11