基于离散小波-微分变换算法定量反演火龙果茎枝叶绿素含量的研究

文献类型： 中文期刊

第一作者： 王延仓

作者： 王延仓;李笑芳;李莉婕;李楠;姜倩楠;顾晓鹤;杨秀峰;林家禄

作者机构：

关键词： 火龙果;叶绿素含量;离散小波算法;高光谱

期刊名称： 光谱学与光谱分析

ISSN： 1000-0593

年卷期： 2023 年 43 卷 002 期

页码： 549-556

收录情况： EI ; SCI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 作为一种仙人掌科植物,火龙果植株无叶,主要依靠肉质茎进行光合作用、蒸腾作用等生理功能,火龙果的肉质茎与常见绿叶类植物叶片在组织结构、形态等方面存在明显差异,且二者在植株冠层结构方面也存在明显差异,该差异会直接影响植株冠层光谱特征,进而影响基于与光谱技术的光合色素监测.为探寻提升火龙果茎枝叶绿素含量估测精度的方法,研究以贵州省罗甸县龙坪镇烟山火龙果种植基地为试验区,先采集火龙果茎枝光谱及光谱测定部位的组织,并采用乙醇萃取法测定此组织的叶绿素含量,然后选用传统数学变换、连续小波变换、离散小波变换、离散小波-微分变换方法分别处理分析光谱数据,并采用相关性分析算法提取、筛选敏感特征波段,最后选用偏最小二乘算法构建火龙果茎枝叶绿素含量估测模型,分析结果如下:(1)采用离散小波-微分变换算法,高频信息与低频信息的峰、谷交替依次呈现,且可用信息分部具有较强的稳定性,可用信息随尺度的增加,曲线振幅加大、频率降低.(2)数学变换内的微分变换、连续小波变换、离散小波变换与离散小波-微分变换方法均能明显提升光谱对火龙果茎枝叶绿素含量的敏感性,其中以离散小波-微分变换方法最优,经处理后光谱与火龙果茎枝叶绿素含量的决定系数最高可达0.565(位于H1分解尺度737.5 nm处).(3)离散小波-微分变换最能有效提升光谱对火龙果茎枝叶绿素含量的估测能力,并且基于离散小波-微分变换H2尺度构建的估测模型为最优模型,其验证精度的R2=0.769,RMSE=0.040,RPD=1.739.研究分析了四类光谱处理算法在提升光谱对火龙果茎枝叶绿素含量敏感性与估测能力方面的效果,表明离散小波-微分变换算法能有效提升光谱对火龙果茎枝叶绿素含量的估测能力,为火龙果茎枝叶绿素含量的无损估测提供了基础技术支撑.

分类号： S667.9

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