一种基于高光谱技术检测冬小麦麦穗水分含量的方法与流程

文档序号:19902833发布日期:2020-02-11 14:05阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于高光谱技术检测冬小麦麦穗水分含量的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一,开展实地野外核查,确定并进行冬小麦样本与光谱数据的采集和数据处理,然后在实验室内将冬小麦麦穗置入烘烤箱内,烘干至恒重并称取麦穗干重,采用常规计算方法获得小麦麦穗含水量;采用随机抽样法筛选2/3的样本作为训练样本,1/3的样本作为验证样本;

步骤二,以训练样本为基础,对光谱数据进行平滑去噪处理,并利用小波算法处理分析光谱数据,然后将其与冬小麦麦穗水含量进行相关性分析,筛选对冬小麦麦穗水分含量敏感的特征波段;

步骤三,依据步骤二中筛选的敏感特征波段,采用偏最小二乘法构建冬小麦麦穗水分含量的估测模型,并采用决定系数r2与均方根误差rmse对进行模型精度检测,以确定检验模型的可行性;

步骤四,将待检测目标的敏感光谱数据输入步骤三中的模型,即可获得冬小麦麦穗水分含量信息。

2.根据权利要求1所述的基于高光谱技术检测冬小麦麦穗水分含量的方法,其特征在于,步骤一所述光谱数据是利用地物光谱仪获取冬小麦冠层光谱数据。

3.根据权利要求2所述的基于高光谱技术检测冬小麦麦穗水分含量的方法,其特征在于,所述光谱数据是将冬小麦光谱测量方法采用在野外进行,采用波段覆盖范围为350~2500nm,输出光谱分辨率为1nm的地物光谱仪在野外采集冬小麦冠层光谱数据,其中每个样本测定10条光谱数据,取其平均作为最终光谱。

4.根据权利要求3所述的基于高光谱技术检测冬小麦麦穗水分含量的方法,其特征在于,采集的冠层光谱数据进行数据处理,所述数据处理包括光谱平滑、小波分析、相关性分析三部分。

5.根据权利要求4所述的基于高光谱技术检测冬小麦麦穗水分含量的方法,其特征在于,还包括随机从所有样本中筛选出1/3的样本对处理后的数据进行验证的步骤。

6.根据权利要求1所述的基于高光谱技术检测冬小麦麦穗水分含量的方法,其特征在于,所述步骤三的具体步骤如下:

(1)偏最小二乘法回归:偏最小二乘法建模同时考虑因变量和自变量主成分提取,偏最小二乘法同时考虑了自变量(x)主成分、因变量(y)的主成分及因变量对自变量的解释程度;

(2)在偏最小二乘算法中,需要确定投入建模的主成分的个数,即判定增加一个新主成分后模型的预测功能是否得到改进,模型精度评判方法为交叉验证,公式如下所示:

其中:press(h)为预测误差平方和、ss为误差平方和、h为成分数,

在建模每一步计算结束之前,均进行有效性的交叉验证,如果在第h步有则模型精度达到要求,停止提取主成分,否则需继续提取;

(3)采用偏最小二乘法构建的模型精度验证,研究采用随机抽样法将冬小麦样本分为建模组、验证组,其中建模组占总样本数的2/3,其余为验证组,。构建的诊断模型精度采用回归评价指标:决定系数r2与均方根误差rmse共同评价,决定系数r2具体计算方法如下:

均方根误差rmse的计算方法如下:

其中,somi为实际值,sompi为预测值,为实际值的平均值。

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