[发明专利]一种主动光源式作物冠层反射光谱测量装置及其方法

权利要求书

1.一种主动光源式作物冠层反射光谱测量装置，其特征是它包括光路系统安装基座（9）、LED安装定位器（4）、柱面镜安装架（7）和柱面镜（6）构成的光路发射单元，以及至少一组由光谱检测光路安装孔（1）、平凸透镜（5）、滤光片（10）和光电敏感器件（11）构成的光路检测单元，其中滤光片（10）的类型与LED发光阵列（12）的波长匹配；所述的光路系统安装基座（9）上设置有平行的光谱检测光路安装孔（1）和光带整形槽（2），平凸透镜（5）安装在光谱检测光路安装孔（1）内，LED安装定位器（4）设置在光路系统安装基座（9）背面的定位器安装槽（3）上，该LED安装定位器（4）为板状结构，内置若干个用于安装LED发光阵列（12）的LED安装孔（4），柱面镜安装架（7）嵌入设置在光路系统基座（9）正面的光带整形槽（2）的下方槽内，柱面镜（6）设置在柱面镜安装架（7）上；所述的光谱检测光路安装孔（1）内平凸透镜（5）的后端依次设置滤光片（10）和光电敏感器件（11），所述的光电敏感器件（11）输出电压信号供给后级处理设备。

2.根据权利要求1所述的一种主动光源式作物冠层反射光谱测量装置，其特征是所述的光路系统安装基座（9）和光带整形槽（2）之间夹装调节垫片（8），通过夹装不同厚度的调节垫片（8）能够调节光路系统的结构参数。

3.根据权利要求1所述的一种主动光源式作物冠层反射光谱测量装置，其特征是所述LED安装孔（4）为具有一定倾角的斜孔；LED发光阵列（12）通过LED安装孔（4）安装在光路系统安装基座（9）上。

4.根据权利要求1所述的一种主动光源式作物冠层反射光谱测量装置，其特征是所述光路检测单元为两组，能够接收对应的波长LED发光阵列（12）的光信号；各组光路检测单元的滤光片（10）与对应LED发光阵列（12）的波长匹配。

5.根据权利要求1所述的一种主动光源式作物冠层反射光谱测量装置，其特征是所述光电敏感器件（11）为光电池。

6.一种主动光源式作物冠层反射光谱测量方法，应用权利要求1所述的一种主动光源式作物冠层反射光谱测量装置，其特征是它包括计算冠层反射率R_λ的步骤；

（A-1）、按照权利要求1所述的装置安装光路发射和检测单元，测量安装基座（9）与作物冠层的高度H，安装波长为λ的LED发光阵列（12），采用光路检测单元获取对冠层反射光的响应值即光电敏感器件（11）输出的电压信号，经过I/V转换和滤波处理后，得到LED发光阵列（12）对冠层照射的反射光响应电压值L_cλ-H；

（A-2）、将作物替换为标准白板，采用步骤（A-1）的光路检测单元获取对标准白板反射的响应值，即光电敏感器件（11）输出信号经过I/V转换和滤波处理后的电压值L_Wλ-H；

（A-3）、采用下述公式求取作物冠层反射率R_λ，

7.根据权利要求6所述的一种主动光源式作物冠层反射光谱测量方法，其特征是它还包括计算比值型光谱指数的步骤：

（B-1）、按照权利要求1所述的装置安装光路发射和检测单元，测量安装基座（9）与作物冠层的高度H，安装两种波长的LED发光阵列（12），波长分别为λ₁和λ₂，分别开启波长为λ₁和λ₂的发光阵列，采用两组光路检测单元分两次进行检测，获取对应波长为λ₁和λ₂的两检测通道对冠层反射光的响应值即两光电敏感器件（11）输出的电压信号，分别经过I/V转换和滤波处理后，得到电压值和；

（B-2）、将作物替换为标准白板，采用步骤（B-1）的光路检测单元获取对标准白板反射的响应值，即两光电敏感器件（11）输出信号经过I/V转换和滤波处理后的电压值和；

（B-3）、计算标准白板光谱响应比值系数该值是一个定值，不随高度Ｈ变化而变化；

（B-4）、采用下述公式求取比值型光谱指数归一化植被指数NDVI和比值植被指数RVI：

NDVI=Lcλ1-H-CW·Lcλ2-HLcλ1-H+CW·Lcλ2-H;]]>RVI=Lcλ1-HCW·Lcλ2-H.]]>