UAV hiperspektral kamerası ile ceviz gölgesindeki azot içeriğinin tahmin edilmesi
Ceviz, Çin'de önemli bir fındık meyve ağacı ve ahşap yağlı ağaç türüdür.Meyve genişleme aşaması ceviz meyvesinin gelişiminin ilk aşamasıdır.Bu aşamada yetersiz beslenme, daha sonraki meyvenin kalitesini ve verimini doğrudan etkileyecektir.Ağaç büyümesini kontrol etmek ve iyi bir yönetim planını zamanında ayarlamak için, fındık meyvesinin genişleme aşamasında azot içeriğinin izlenmesi ve teşhisi çok önemlidir..
Bu çalışmada, 400-1000nm hiperspektral bir kamera uygulandı ve Hangzhou Color Spectrum Technology Co., LTD'nin bir ürünü olan FS60, ilgili araştırmalar için kullanılabilir.,dalga uzunluğu çözünürlüğü 2.5nm'den daha iyidir ve 1200'e kadar spektral kanala ulaşılabilir.ve en fazla bant seçimi sonrası 3300Hz (çok bölge bant seçimini destekle).
一、Önce hazırlık
Ceviz gölgesinin azot içeriğini UAV hiperspektral kamerası ile tahmin etmek için, öncelikle veri toplanması gerekir.ve Walnut Garden üzerinde önceden belirlenmiş rota ve yükseklik ile uçuş operasyonlarını gerçekleştirir.Uçuş sırasında, hiperspektral kamera, bir miktar hiperspektral görüntü verisi elde etmek için belirli bir zaman aralığında veya uzay aralığında ceviz gölgesini görüntüler.verilerin doğruluğunu ve güvenilirliğini sağlamak için, aynı zamanda yerden geleneksel yöntemlerle belirlenen ceviz yapraklarının azot içeriği ve gölge yapı parametreleri gibi bazı referans verilerin toplanması da gereklidir.
二Sonuçlar ve analiz
Çubuk aralığının belirlenmesi, çubuk spektrumunun çıkarılması ve doğruluk doğrulanması Şekil 2'de gösterildiği gibi, ceviz,Toprak ve gölge, 5 yıllık ceviz ormanının uzaktan algılama görüntüsünün tüm bant aralığında belli ölçüde örtüşmektedir.520 ~ 600nm bant aralığında, gölgelerin spektral yansıma gücü 0'dan azdır.10: ceviz ve toprağın spektral yansıma farkı açıkça üst üste gelmiyor ve her ikisinin de spektral yansıma bu aralıkta 0,10'dan büyüktür.cevizlerin spektral yansıması, toprak ve gölge önemli ölçüde farklıdır. cevizin spektral yansıma gücü 740-900nm aralığında 0,7'den fazladır.ve diğer hedef olmayan bitki örtüsünün spektral yansıması 0'dan daha azdır..7Cevizlerin spektral yansıma kapasitesi yeşil ışık ve yakın kızılötesi bantta diğer hedef olmayan bitkilerden ayırt edilebildiğinden, ancak bir veya bazı bantlarda değil, ENVI5'te hesaplanamaz.3 yazılımDolayısıyla, ceviz kanopi aralığının pürüzsüz ekstraksiyon işlemini kolaylaştırmak için,Bu çalışmada yeşil ışıkta ve yakın kızılötesi bantta ceviz gölgesinin en yüksek spektral yansıması seçilir Bw(550.7) ve B ((779.4) sınıflandırılmış ve kanopinin aralığını belirlemek için tanımlanmıştır. Ceviz ağacı, toprak ve gölge ENVI5.3 yazılımında tanımlanmıştır, yani spektral yansıma B ((550.7) 0'dan küçük veya eşittir..10 ve spektral yansıtma B ((779.4) noktasında en az 0'dur.20, gölge belirlenir ve ortadan kaldırılır. B ((550.7) 'deki spektral yansıma 0,10'dan büyük ve B; (779.4) 'deki spektral yansıma 0'dan küçük veya eşit olduğunda.70, toprak olarak tanımlanır ve çıkarılır; B ((550.7) 'deki spektral yansıma oranı, B ((550.7) 'deki yansıma oranından daha büyük olduğunda.0.10, spektral yansıma B ((779.4) 'de 0'dan büyüktür.70, cephe bitki örtüsü olarak ceviz ağacı belirlenmiştir.
Buna ek olarak, kanopinin aralığını çıkarmak için iyi bir genelleme ve sınıflandırma doğruluğuna sahip bir destek vektör makinesi kullanıldı.ve spektral özelliklere dayalı kanopı aralığı ekstraksiyonunun doğruluğu karşılaştırıldıÖncelikle, ENVI5.3 yazılımında, uzaktan algılama görüntülerindeki yeryüzü nesneleri ceviz ağacı ve kırmızı alanın ceviz gölgesini oluşturduğu diğer iki tip (Şekil 4) olarak ayrılmıştır.Ve yeşil alan diğerİki örnek türü arasındaki ayırt edilebilirlik 1 idi.998, ve daha sonra orijinal sınıflandırma sonuçlarını elde etmek için denetlenen sınıflandırma için SVM sınıflandırıcısı seçildi (Şekil 5a).Sınıflandırma sonuçlarında sıklıkla bazı küçük lekeler vardı., ve doğruluğu nihai uygulamanın amacına ulaşmakta zorlandı. bu nedenle, ön sınıflandırma sonuçlarını işlemek için çoğunluk küçük yama işleme yöntemi benimsendi.ve gerçek gereksinimleri karşılayan sınıflandırma sonuçları elde edildi (Şekil 5b)Sınıflandırma sonuçlarının doğruluğu doğrulandı ve Kappa katsayısı 0 idi.997, ve hedef bitki örtüsünün haritalama doğruluğu %99.65 idi.Matab2014b yazılımı, bu çalışmadaki spektral özelliklere dayanarak belirlenen kanopinin aralığını destek vektör makinesi yöntemiyle belirlenen kanopinin aralığı pikselleriyle üst üste getirmek için kullanıldı.Kanopi aralığında 4257 üst üste gelen piksel vardı ve spektral özelliklere göre seçilen kanopi aralığı piksel sayısı 96'yı oluşturdu.Destek vektör makinesindeki piksel sayısının %77'si, 96.43% haritalama doğruluğu ile, yüksek hassasiyet, üst üste gelen sonuçlar Şekil 6'da gösterilmiştir.
Şu anda, ceviz gölgesinin azot içeriğini tahmin etmek için UAV hiperspektral kamerasının uygulanması hala sürekli gelişim ve geliştirme aşamasındadır.Teknolojinin sürekli ilerlemesiyle, hiperspektral kameraların performansı daha da iyileştirilecek, spektral çözünürlük ve görüntü kalitesi daha yüksek olacak,ve veri işleme ve analiz yöntemleri daha akıllı ve otomatik olacakAynı zamanda, hiperspektral verilerin lidar verileri ve termal kızılötesi verileri ile birleştirilmesi gibi çok kaynaklı veri füzyon teknolojisinin geliştirilmesi,Ceviz ağaçlarının daha kapsamlı ve doğru büyüme bilgisi alabilecekEk olarak, hassas tarım kavramının derinlemesine teşvik edilmesiyle,UAV hiperspektral kamera teknolojisinin ceviz ekimi alanında daha yaygın olarak kullanılması bekleniyor, ceviz endüstrisinin sürdürülebilir gelişimine güçlü teknik destek sağlıyor.
Özetle, UAV hiperspektral kamerası, gelişmiş uzaktan algılama izleme teknolojisi olarak ceviz gölgesinde azot içeriğinin tahmin edilmesinde geniş bir perspektife ve büyük bir potansiyele sahiptir.Ceviz gölgesindeki azot içeriğinin doğru ve hızlı bir şekilde tahmin edilmesi, ceviz yetiştiricilerinin gübreleme kararları alması için bilimsel bir temel sağlayabilir, doğru gübrelemeyi gerçekleştirmek, gübre kullanımını iyileştirmek, kaynak israfını ve çevresel kirliliği azaltmak ve ceviz endüstrisinin yüksek kaliteli gelişimini teşvik etmek.