基于主动热成像技术的苹果早期机械损伤检测

针对苹果早期机械损伤在普通光学图像中特征不明显,易受表皮颜色、果梗和花萼干扰,很难检测识别的特点,选取红富士苹果作为研究对象,通过主动红外热激励以及降温措施,利用红外热成像技术研究苹果表面机械损伤温度变化情况.结果表明:苹果表面早期机械损伤在热图像中的对比度受周围空气流动影响,苹果的缺陷部位与果梗、花萼的线轮廓温度曲线的波形特征存在明显差异,可以较好地排除苹果果梗和花萼的干扰,达到缺陷检测的目的.     

基于红外热成像边缘检测算法的小麦叶锈病分级研究

小麦叶锈病对我国小麦生产危害巨大,实现小麦叶锈病的监测和快速分级是进行科学生产管理的基础。针对常规图像检测技术的不足,提出一种基于红外热成像技术的快速检测和分级方法。首先,采集整株小麦样本的红外热成像图像,分别计算健康植株、潜伏期植株和显症植株的平均叶温,探明真菌入侵过程中的温度变化规律;然后,将经过直方图均衡化和中值滤波预处理的红外热成像中低于显症植株温度阈值的区域提取出来;通过温度区域划分、低温区域提取和阈值分割,计算病斑面积在整体植株热成像总面积中的百分比;最后,对病情指数进行相关分析,获得相关系数为0. 975 5,预测均方根误差为9. 79%,总识别正确率为90%。结果表明,基于红外热成像边缘检测算法的小麦叶锈病分级方法是可行的。     

鲜切花真空预冷过程温度的红外热成像检

采用红外热成像远程动态控制系统和热电偶两种温度检测方法,对非洲菊真空预冷过程中舌状花瓣、管状花瓣和茎秆3个部位的温度进行实时检测.实验结果表明,不同部位之间降温速率存在较大差异,不同部位的温度分布也不均匀;热电偶和红外热成像检测结果相比,前者比后者平均高出4.55～10.4℃.     

红外热像仪在奶牛疾病诊断中的应用

红外热成像是一种非接触的、无创的、快速连续的成像技术,能够全面、整体、动态地采集和分析数据,在医学、建筑学等各个领域被广泛应用,可基于生物体不同部位的体表温度不同,以及生理和病理状态下体表温度的差异进行诊断。文章就近年来有关红外热像仪在奶牛疾病诊断的研究现状进行整理,并提出了今后的发展方向。     

苹果早期碰伤红外无损检测机理研究

针对水果早期碰伤不易被识别的特点,以苹果作为研究对象,在分析了球面热源空间红外辐射规律的基础上,对苹果的早期碰伤红外热成像检测原理进行了深入探讨,最后通过实验验证了分析的模型以及规律,为红外热成像技术在农产品质量检测中的应用奠定基础.     

红外热成像技术在农业生产中的应用

红外热成像技术是利用物体自身各部分红外热辐射的差异,把物体不可见的热辐射情况转换为可视热图的技术。为此,简单介绍了红外热成像技术的原理,从农业生产管理与决策、农业生产自动化、农产品检测与加工等3个方面入手,阐述了目前红外热成像技术在农业生产中的应用情况,总结了存在的问题,并对未来进一步的研究方向进行了展望。     

无人驾驶直升机航空喷雾参数对雾滴沉积的影响

研究了无人驾驶直升机航空喷雾参数对药液雾滴沉积效果的影响.使用红外热像仪与无人机联用测试喷雾前、后作物冠层温度,通过温度变化率反映雾滴在水稻冠层的沉积效果.结果表明:以雾滴沉积量与冠层温度变化率为评价指标得到的结果一致,红外热成像技术可以准确反映雾滴在水稻上的沉积规律.WPH642型无人驾驶直升机作业时选取喷雾参数为:飞行高度2m、飞行速度1.5 m/s.     

基于红外热成像的核桃冠层温度测量不确定性分析

为了探究和量化利用红外热成像系统进行核桃冠层温度测量过程中所产生的不确定性,利用A310f型红外热像仪在核桃园区对样本树冠层进行为期20 d的高频连续观测,对样本树进行了不同方向(东、西、南、北)和不同高度角(10°、30°、45°、60°、80°)的冠层温度测量。首先,对5个重要参数的敏感性进行分析,发现冠层温度受叶片辐射率(εleaf)影响最大,受环境反射温度(Trefl)影响次之,受空气温度(Ta)和空气相对湿度(RH)影响较小,对距离(D)变化不敏感。其次,对3棵样本树与4个方向的冠层温度进行双因素方差分析,结果表明,各方向之间达到了显著性水平(P 0. 05),进一步通过多重比较确定了南、北两个方向存在显著性差异(P 0. 05),其他各方向之间差异不显著。对不同高度角的分析表明,5个高度角之间不存在显著的温度差异。然后,通过温度廓线法直接观察到冠层外部温度高于内部温度,同时,温度频数直方图反映出像素点呈现双峰分布特征,冠层像素点的峰值温度为25. 1℃。最后,对冠层内外温度进行方差分析,结果表明,两者之间存在极显著性差异(P 0. 01)。     

红外热成像技术在农业中的应用

介绍了红外热成像技术的基本原理和常用热图像处理方法,总结了红外热成像技术在作物水分胁迫、侵染性病害监测、冻害胁迫以及产量预测等领域中的应用,分析了红外热成像技术在农业领域的开发与应用中所面临的难题和未来的发展趋势,以期为红外热成像技术在农业上的实际开发应用提供参考。      

近红外高光谱成像技术的桃轻微损伤早期检测

以"北京8号"桃为研究对象,应用900~1 700nm范围内近红外高光谱成像技术对损伤发生12h后的桃进行损伤早期检测研究。通过光谱比较,确定出识别光谱区域为950~1 350nm。基于此光谱区域,利用主成分分析与独立成分分析不同方法进行降维,结合中值滤波、阈值分割等数字图像处理算法进行损伤区域的检测。对60个正常样本和60个损伤样本进行检测,主成分分析方法对损伤果的识别率为85%,独立成分分析方法对损伤果识别率为96.6%,两种方法对正常果的识别率均为100%。结果表明:近红外高光谱成像技术能有效地进行桃损伤的早期检测。     

无人机热红外反演土壤含水率的方法

以不同生育期夏玉米为对象,讨论无人机热红外反演夏玉米田土壤含水率的精度及反演方法.利用无人机获取试验区的可见光和热红外图像.通过可见光图像提取冠层掩膜并叠加在热红外图像上提取玉米冠层温度,分析冠层温度的变化趋势及与叶面积指数(LAI)的相关性.最后,利用冠气温差的相反数与叶面积指数构建了一个新指标(D_TL),讨论了冠气温差或D_TL指标反演土壤含水率的准确性.结果表明:冠层温度随着土壤含水量的增加而降低,夏玉米LAI在一定程度上可以表征冠层温度;对比4个时期的数据,发现冠气温差反演效果在灌溉后较好(如2次灌后R²分别为0.614 6和0.463 7);与冠气温差相比,D_TL指标可以提高土壤含水量反演的精度,如0~20 cm深度的R²从0.614 6和0.463 7提高到0.661 6和0.485 0.该研究对热红外反演夏玉米田间土壤含水率方法进行了新的尝试.     

苹果表面缺陷红外热成像检测装置及处理方法

红外热成像技术是一种可用于农产品检测的新型无损检测技术。简介了红外热成像原理及该技术用于苹果表面缺陷检测的方法。实验装置以IR790为核心,将苹果表面温场转换为热图像显示,经计算机处理与分析,最终得到苹果缺陷信息。     

基于热红外遥感影像的作物冠层温度提取

热红外影像较难直接提取作物冠层区域,因而无法获得较精准的作物冠层温度。本文以拔节期的玉米为研究对象,利用六旋翼无人机搭载热红外成像仪和大疆精灵四Pro无人机,获得热红外影像及正射影像。基于高分辨率正射影像,采用改进的Canny边缘检测算子、支持向量机(Support vector machine,SVM)和小波变换3种方法提取玉米冠层区域,将提取结果进行二值化处理后,在热红外影像中以此生成掩膜并提取玉米冠层温度。应用提取的矢量面分析提取效果并对3种提取算法的精度进行评价。实验结果表明,改进的Canny边缘检测算子提取效果最优、SVM算法次之、小波变换最差,提取精度分别为87. 3%、74. 5%、68. 2%。同时,将手持测温仪测得的玉米冠层温度与提取的冠层温度进行误差分析,结果表明,基于改进的Canny边缘检测算子提取的玉米冠层温度与地面实测值相关性最高,决定系数R~2=0. 929 5,SVM算法决定系数R~2=0. 895 7,小波变换决定系数R2=0. 876 0。改进的Canny边缘检测算子能够更好地提取玉米冠层区域,获取更加精确的玉米冠层温度,从而能够更有效地监测玉米生理状况,进行旱情预测,制定合理的灌溉、施肥措施以提高玉米产量。     

Infrared canopy temperature of early-ripening peach trees under postharvest deficit irrigation

Canopy temperature measurements with infrared thermometry have been extensively studied as a means of assessing plant water status for field and row crops but not for fruit trees such as peaches. Like in many regions of the world, the lack of water is beginning to impact production of tree fruit such as peaches in the San Joaquin Valley of California. This is an area where irrigation is the only source of water for agricultural crops in the summer growing season. A two-year field study was conducted to assess plant water stress using infrared canopy temperature measurements and to examine its feasibility for managing postharvest deficit irrigation of peach trees. Twelve infrared temperature sensors were installed in a mature peach orchard which received four irrigation treatments: furrow and subsurface drip irrigation with or without postharvest water stress. During the two-year period, measured midday canopy to air temperature differences in the water-stressed postharvest deficit irrigation treatments were in the 5-7 °C range, which were consistently higher than the 1.4-2 °C range found in the non-water-stressed control treatments. A reasonable correlation (R² = 0.67-0.70) was obtained between stem water potential and the canopy to air temperature difference, indicating the possibility of using the canopy temperature to trigger irrigation events. Crop water stress index (CWSI) was estimated and consistently higher CWSI values were found in the deficit irrigation than in the control treatments. Results of yield and fruit quality assessments were consistent with the literature when deficit irrigation was deployed.     

Computational water stress indices obtained from thermal image analysis of grapevine canopies

Thermal imaging of crop canopies has been proposed more than a decade ago as a sensitive methodology to determine the water status of different crops. This paper describes the development of a semi-automated and automated methodology using MATLAB? programming techniques to analyse the infrared thermal images taking into consideration the pitfalls pointed out previously in the literature. The proposed method was tested in an irrigation reduction and recovery trial for Chardonnay in the 2010–2011 season and in the 2009–2010 season from seven varieties in field conditions. There was a clear separation (assessed by principal component analysis) between control and recovery compared to stress treatments using leaf area index (LAI), stomatal conductance, stem water potential and indices derived from canopy temperatures measured by infrared imaging. High and significant correlations were found between canopy temperature indices and other measures of water stress obtained in the same vines that were independent of LAI. Furthermore, a fully automated analysis method has been proposed using ancillary weather information obtained from the same locations of infrared thermal images. This paper is a first step towards automation of infrared thermography acquisition and analysis in the field for grapevines and other crops.     

冬小麦冠层阻力日变化的估算

根据田间试验观测资料,利用3种作物冠层阻力估算方法推算了冬小麦在拔节、抽穗、灌浆3个生育时期在典型晴天、土壤水分充分供应状况下冠层阻力的日变化。3种作物冠层阻力估算方法为利用波文比能量平衡法使用Penman-Monteith公式反推(rc-BREB)、利用冠层温度和蒸散量推算(rc-Tc)、利用不同部位单叶气孔阻力和有效叶面积指数合成法推算(rc-LAI)。结果表明,3种作物冠层阻力估算方法均推得的冠层阻力日变化趋势相同,但冠层阻力值大小存在差异。冬小麦冠层阻力在08:00～15:00时变化平稳,15:00以后开始升高,日落前后升高最为剧烈。采用冠层温度推算的冠层阻力rc-Tc比rc-BREB偏低,rc-LAI在灌浆后期和15:00后比rc-BREB偏高,且没有rc-BREB变化平稳。     

水果糖度近红外光谱在线检测装置

采用短波近红外光谱仪,进行机械传送、光谱采集处理、自动控制等系统的设计和集成,研制水果糖度近红外光谱在线检测装置。在550~850nm范围,采用偏最小二乘法,建立了苹果糖度近红外光谱在线检测数学模型。经比较,标准正交校正和一阶导数处理后的光谱建立的数学模型预测效果最优,模型的相关系数为0.78,模型预测均方根误差为0.67°Brix。实验表明:水果糖度近红外光谱在线检测装置可准确地检测苹果糖度含量。     

滴灌条件下成龄核桃树叶水势变化规律研究

通过田间试验,研究了滴灌成龄核桃叶水势变化规律及其与气象因子间的关系,结果表明:滴灌成龄核桃叶水势日变化呈单峰曲线变化,在14:00-16:00达到一天中的最低值;试验条件下不同生育期核桃露点叶水势与土壤含水量的关系不尽相同,在果实膨大期、硬核期和油脂转化后期呈正相关关系,油脂转化前期呈负相关关系,通过回归分析建立了不同生育期二者的函数关系;滴灌成龄核桃叶水势日变化与太阳辐射和大气温度负相关,与相对湿度正相关,通径分析表明,影响核桃叶水势日变化的主要气象因子是大气温度,其次是大气相对湿度、太阳辐射;建立了滴灌成龄核桃叶水势日变化与气象因子之间的函数关系.