3.1.4 農(nóng)作物生理形態(tài)信息感知技術(shù)

《智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與裝備》第三章農(nóng)作物生理信息感知技術(shù)機(jī)電工程學(xué)院3.13.2概述農(nóng)作物養(yǎng)分信息感知技術(shù)3.33.4農(nóng)作物生理形態(tài)信息感知技術(shù)農(nóng)作物病蟲害信息感知技術(shù)3第三章農(nóng)作物生理信息感知技術(shù)3.3農(nóng)作物生理形態(tài)信息感知技術(shù)3.3.1農(nóng)作物生理信息感知技術(shù)

植物生理信息（蛋白質(zhì)、酶類、氨基酸類、抗氧化指標(biāo)等）、呼吸作用和光合作用（光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、葉溫、光合有效輻射、大氣溫濕度等）等生理指標(biāo)直接影響植物不同階段的生長發(fā)育，對作物的長勢、產(chǎn)量和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的影響。目前，國內(nèi)外應(yīng)用光譜技術(shù)、多光譜成像技術(shù)、高光譜成像技術(shù)等進(jìn)行植物生理信息檢測的研究才剛剛起步。3.3農(nóng)作物生理形態(tài)信息感知技術(shù)1.植株地面部分三維形態(tài)信息感知技術(shù)1）基于機(jī)器視覺的植物信息采集

依據(jù)機(jī)器視覺進(jìn)行信息采集，采用多視點(diǎn)方法對同一植物多方位觀測實(shí)現(xiàn)對植物圖像或點(diǎn)云的采集，同時結(jié)合相關(guān)植物學(xué)（包括植物形態(tài)、長勢等）知識利用重建算法等來實(shí)現(xiàn)植物的信息采集。（單目視覺系統(tǒng)、雙目視覺系統(tǒng)、多目視覺系統(tǒng)）2）基于三維激光掃描的植物信息采集

三維激光掃描技術(shù)依據(jù)激光測距原理，利用發(fā)射自三維激光掃描儀中的激光，通過特定的測量設(shè)備和測量方法獲得實(shí)物表面離散的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)的測量技術(shù)。在獲取適當(dāng)距離靜態(tài)物體的空間三維信息上具有快速準(zhǔn)確且能深入到復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在農(nóng)田導(dǎo)航和植物信息檢測、果園導(dǎo)航和果樹信息檢測、森林植被檢測信息、葉片檢測等。3.3.2農(nóng)作物三維形態(tài)信息感知技術(shù)1.植株地面部分三維形態(tài)信息感知技術(shù)3）基于結(jié)構(gòu)光掃描的植物信息采集

結(jié)構(gòu)光掃描儀是一種主動測距傳感器，其原理是光源打出的結(jié)構(gòu)光受到被測物體表面信息的調(diào)制而發(fā)生形變，利用圖像傳感器記錄變形的結(jié)構(gòu)光條紋圖像，并結(jié)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)來獲取被測物體的三維信息。4）基于超聲波等聲學(xué)方法的植物信息采集超聲波傳感器是另外一種主動測距傳感器，可以應(yīng)用于測距、導(dǎo)航、傳感、加工、清洗等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在植物參數(shù)獲取方面，超聲波在檢測時需要載體的移動來獲得空間點(diǎn)云信息，由于波束角的影響其檢測精度和在細(xì)節(jié)檢測方面有一定的局限，在應(yīng)用中常與其他傳感器搭配，主要起輔助作用。3.3.2農(nóng)作物三維形態(tài)信息感知技術(shù)2.植株地下部分三維形態(tài)信息感知技術(shù)根系是植物生長過程中吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，對植物的正常生長發(fā)育具有極其重要的影響。研究表明在土壤非生物逆境脅迫情況下，植物可以通過調(diào)節(jié)自身的什么活動規(guī)律來適應(yīng)環(huán)境的脅迫，在宏觀上表現(xiàn)為根系形態(tài)構(gòu)型的改變。植物根系研究十分困難（為什么？）1）傳統(tǒng)方法經(jīng)過取樣、根土分離、沖洗等環(huán)節(jié)，耗時費(fèi)力且有根系結(jié)構(gòu)及細(xì)小根系損失。2）無損檢測（同位素示蹤法、地下根室法等獲取根系原位觀察書記有限。3）根系形態(tài)各異、枝節(jié)繁多等問題，根系三維立體幾何構(gòu)型的準(zhǔn)確定量分析與描述變得更加困難。因此，難以實(shí)現(xiàn)根系構(gòu)型的全貌觀察和精確定量描述。X射線斷層掃描技術(shù)和核磁共振成像技術(shù)在農(nóng)業(yè)工程研究領(lǐng)