[发明专利]一种土壤全氮检测方法及装置

权利要求书

1.一种土壤全氮检测方法，其特征在于，包括：

基于待测土壤在近红外光源照射下的不同波段的光谱反射率，通过采用灰度关联分析和极限学习机建立的土壤全氮预测模型，得到所述待测土壤的全氮含量；

其中，所述采用灰度关联分析和极限学习机进行土壤全氮预测模型的建立包括：

S01，利用一阶微分光谱与建模土壤样本全氮含量的相关性分析，选取相关系数最高的850-1450nm，1460-1900nm以及1960-2300nm三个谱区；

S02，在所述相关系数最高的三个谱区内，分别与所述建模土壤样本全氮含量进行灰度关联分析，选取所述建模土壤样本的不同波段；所述不同波段为8个波段，所述8个波段为1007nm、1128nm、1360nm、1596nm、1696nm、1836nm、2149nm和2262nm；

S03，将所述建模土壤样本的不同波段的光谱反射率作为输入，所述建模土壤样本全氮含量作为输出，利用极限学习机建立所述土壤全氮预测模型；

其中，所述待测土壤在近红外光源照射下的不同波段的光谱反射率为所述待测土壤在不同波段的光谱反射数据与程序中的所述不同波段的标准白板反射数据的比值；所述待测土壤在不同波段的光谱反射数据是通过近红外光源照射到所述待测土壤后，经土壤漫反射，再通过不同波段的滤光片滤光，最后分别由不同的光电探测器以及模数转换电路得到。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测土壤在近红外光源照射下的不同波段与所述S02中建模土壤样本的不同波段相同。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述S03之前还包括：对所述建模土壤样本的不同波段的光谱反射率进行S-G卷积平滑滤波处理。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，根据每个采样点的土壤全氮含量，利用VC+MapX技术实现田间土壤全氮含量分布图。

5.一种土壤全氮检测装置，其特征在于，包括：

现场采集模块，用于发射近红外光源，并将待测土壤反射回来的不同波段的光信号转换为所述待测土壤对应不同波段的光谱反射数据；

无线传输模块，用于将所述待测土壤对应的不同波段的光谱反射数据无线传输至接收端；

数据处理模块，用于通过将所述待测土壤的不同波段的光谱反射数据，得到所述待测土壤的不同波段的光谱反射率，并通过采用灰度关联和极限学习机建立的土壤全氮预测模型，得到所述待测土壤的全氮含量；

其中，所述采用灰度关联分析和极限学习机进行土壤全氮预测模型的建立包括：

S01，利用一阶微分光谱与建模土壤样本全氮含量的相关性分析，选取相关系数最高的850-1450nm，1460-1900nm以及1960-2300nm三个谱区；

S02，在所述相关系数最高的三个谱区内，分别与所述建模土壤样本全氮含量进行灰度关联分析，选取所述建模土壤样本的不同波段；所述不同波段为8个波段，所述8个波段为1007nm、1128nm、1360nm、1596nm、1696nm、1836nm、2149nm和2262nm；

S03，将所述建模土壤样本的不同波段的光谱反射率作为输入，所述建模土壤样本全氮含量作为输出，利用极限学习机建立所述土壤全氮预测模型；

其中，所述现场采集模块包括：光路模块和电路模块，

所述光路模块包括近红外光源、不同波段的滤光片以及与所述不同波段对应的光电探测器；所述光路模块用于将近红外光源照射到所述待测土壤后，经土壤漫反射，再通过不同波段的所述滤光片滤光，最后分别由所述不同波段对应的所述光电探测器转换为模拟电压信号；

所述电路模块包括放大电路模块、滤波模块以及模数转换电路，所述放大电路模块与所述光电探测器电连。