田间光照条件下应用半球图像解析玉米冠层结构参数 - Ingenta Connect.PDF

第 32 卷 第 4 期 农 业 工 程 学 报 Vol.32 No.4 2016 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb. 2016 157 ·农业信息与电气技术· 田间光照条件下应用半球图像解析玉米冠层结构参数 ※ 王传宇，郭新宇 ，温维亮，杜建军，肖伯祥 （1.北京农业信息技术研究中心，北京 100097 ； 2. 国家农业信息化工程技术研究中心，北京 100097 ； 3.农业部农业信息技术重点实验室，北京 100097 ） 摘 要：半球图像法是一种重要的作物冠层结构参数间接获取方法，该文针对半球图像法易受田间变化光照影响，提出 一种基于多曝光图像融合映射的变化光照去除方法。首先，在田间条件下获取一组不同曝光值的冠层半球图像序列，然 后通过图像亮度和曝光时间的线性方程组计算冠层的光照辐射强度图，而后采用直方图均衡化思想将不同时刻光照辐射 强度图向 RGB 空间映射，映射后半球图像亮度均衡分布，消除光线变化对图像亮度的影响。在冠层参数解析阶段，利用 Beer-Lambert 定律反演玉米半球图像冠层叶面积指数（leaf area index，LAI ）和平均叶倾角（mean leaf angle ，MLA ）的 计算方法。试验结果表明，变化光照条件下半球图像冠层参数解析方法与直接测量法具有较高的相关性，LAI 测量相关 系数为 0.970 。该方法扩展了半球图像法的适用范围，为田间环境下冠层参数的自动连续监测提供了解决方案。 关键词：光照；图像融合；映射；半球图像；冠层结构；玉米 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.04.022 中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2016)-04-0157-06 王传宇，郭新宇，温维亮，杜建军，肖伯祥. 田间光照条件下应用半球图像解析玉米冠层结构参数[J]. 农业工程学报， 2016，32(4)：157－162. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.04.022 Wang Chuanyu, Guo Xinyu, Wen Weiliang, Du Jianjun, Xiao Boxiang. Application of hemispherical photography on analysis of maize canopy structural parameters under natural light[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(4): 157 － 162. (in Chinese with English abstract) doi ： 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.04.022 记录冠层孔隙度的同时还能获取作物形态、密度、生育时 0 引 言 期等长势长相数据，被众多学者研究和应用。 玉米是世界主要种植的农作物之一，玉米产量对粮