專利名稱：：基于rgb葉綠素儀的黃瓜葉片葉綠素含量測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于光電測(cè)量
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種黃瓜葉片葉綠素含量的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
：葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，是研究植物生長(zhǎng)、生理代謝和營(yíng)養(yǎng)狀況的重要指標(biāo)。測(cè)定植物葉片的葉綠素含量可以為研究植物生理特性、推薦氮肥施用、挖掘生產(chǎn)潛力和品種資源等提供科學(xué)依據(jù)。植物葉片葉綠素含量測(cè)定主要有化學(xué)分析法、計(jì)算機(jī)視覺(jué)法以及葉綠素儀法三種。化學(xué)分析法這種定量方法精度較高，但制取葉綠素溶液需要研磨葉片，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且破壞了葉片組織，僅適用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。計(jì)算機(jī)視覺(jué)法可應(yīng)用于車載農(nóng)田診斷系統(tǒng)，是一種快速、非接觸的測(cè)量方法，但是其實(shí)現(xiàn)需要上位機(jī)的參與以及大量數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)備，整個(gè)系統(tǒng)體積較大，攜帶不方便。葉綠素儀法是通過(guò)讀取植物葉片的透過(guò)光或反射光的相關(guān)信息，得出植株葉片葉綠素含量的一種方法。葉綠素儀法具有實(shí)時(shí)、快速、不破壞葉片等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有便攜式葉綠素儀中最具有代表性的是日本美能達(dá)公司的SPAD502。SPAD502內(nèi)部有發(fā)出波長(zhǎng)為650nm和940nm的光的LED(LightEmittingDiode，發(fā)光二級(jí)管)，葉綠素對(duì)650nm的紅外光具有較高的吸光度，而對(duì)940nm的紅外光吸光度極低。SPAD502的工作原理是以940nm紅外光為參照，測(cè)定葉片在650nm處的吸光度。因?yàn)镾PAD502僅利用兩個(gè)波段的光測(cè)量，得到的吸光度信息有限，所以測(cè)量精度較低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于黃瓜葉片葉綠素含量測(cè)量的方法，它具有照明光源簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，葉綠素含量測(cè)量相對(duì)準(zhǔn)確的特點(diǎn)。本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案-一種基于RGB葉綠素儀的黃瓜葉片葉綠素含量測(cè)量方法，采用如下的RGB葉綠素測(cè)量?jī)x其機(jī)械結(jié)構(gòu)部分包括光源，載物臺(tái)，傳感器座，光源中放置有白光LED，傳感器座底部放置有顏色傳感器，光源、載物臺(tái)和傳感器座構(gòu)成避光式探頭結(jié)構(gòu)；其電路部分包括驅(qū)動(dòng)白光LED的光源模塊，數(shù)字信號(hào)傳感器模塊，數(shù)字信號(hào)處理控制模塊，光源模塊驅(qū)動(dòng)白光LED，使其發(fā)出穩(wěn)定的測(cè)試白光；數(shù)字信號(hào)傳感器模塊利用顏色傳感器分時(shí)采集透過(guò)待測(cè)物的探測(cè)光中紅光、綠光、藍(lán)光光強(qiáng)信息并將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)，送往數(shù)字信號(hào)處理控制模塊；數(shù)字信號(hào)處理控制模塊對(duì)三種方波信號(hào)進(jìn)行捕捉和處理得到相應(yīng)的頻率信號(hào)，并根據(jù)參數(shù)配置得到的葉綠素測(cè)量?jī)?nèi)嵌模型，計(jì)算葉綠素含量，包括下列步驟4)根據(jù)下列的黃瓜葉綠素含量測(cè)量的多元線性回歸方程，對(duì)RGB葉綠素儀進(jìn)行參數(shù)配置，得到RGB葉綠素儀測(cè)量葉綠素含量的內(nèi)嵌模型--34.54+13.7910&。(《)一93.581(^。(^,)+56.511(^1()(《)=>/，式中Rt是透射紅光強(qiáng)度頻率；Gt是透射綠光強(qiáng)度頻率；Bt是透射藍(lán)光強(qiáng)度頻率；y是黃瓜葉片葉綠素含量;5)利用RGB葉綠素儀測(cè)量待測(cè)黃瓜葉片，獲得葉綠素含量及紅光、綠光、藍(lán)光光強(qiáng)信息的頻率信號(hào)；6)利用RGB葉綠素儀根據(jù)內(nèi)嵌模型，計(jì)算葉綠素含量。本發(fā)明以穩(wěn)定的白色光為光源，利用顏色傳感器分時(shí)采集透過(guò)待測(cè)植物的紅光、綠光、藍(lán)光光強(qiáng)信息，光源簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，而且與葉綠素儀SPAD502相比，獲取的信息更為豐富，能達(dá)到更高的精確度；本發(fā)明將光源、載物臺(tái)、傳感器座一起構(gòu)成一個(gè)避光式探頭結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)為葉片葉綠素含量測(cè)量提供避光環(huán)境，保證光源發(fā)出的光近似垂直打在載物臺(tái)與傳感器上?？傊?，本發(fā)明的黃瓜葉片葉綠素測(cè)量方法，具有照明光源簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，葉綠素含量測(cè)量相對(duì)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。圖l為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為光源模塊的電路示意圖；圖3為TCS230功能框圖；圖4為數(shù)字信號(hào)傳感器模塊電路圖5為數(shù)字信號(hào)處理控制模塊電路圖6為主程序流程圖7為液晶顯示模塊電路圖8為U盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路圖9為電壓轉(zhuǎn)換模塊電路圖；圖10為鋰電池充電模塊電路圖ll為儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)圖12為載物臺(tái)葉結(jié)構(gòu)圖13為載物臺(tái)菌結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方法下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。(一)儀器的功能模塊及其電路本實(shí)例的葉綠素測(cè)量?jī)x，結(jié)構(gòu)如圖l所示，包括LED光源模塊，數(shù)字信號(hào)傳感器模塊，數(shù)字信號(hào)處理控制模塊，U盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，LCD液晶顯示模塊，以及儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。測(cè)試光源為全波段白色LED，光源模塊用于LED驅(qū)動(dòng)，使LED發(fā)出穩(wěn)定的測(cè)試白光；測(cè)試白光垂直打在植物葉片上并透過(guò)植物葉片被數(shù)字信號(hào)傳感器模塊主要芯片TCS230接收，TCS230內(nèi)部含有對(duì)應(yīng)于紅光(R)、綠光(G)、藍(lán)光(B)的三種濾光片，濾波片分時(shí)選通，將透射光光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)，方波頻率與透射光光強(qiáng)成正比。方波信號(hào)輸入到數(shù)字信號(hào)處理控制模塊，該模塊主要芯片單片機(jī)利用內(nèi)部集成的比較/捕捉/脈寬調(diào)制(CCP)模塊進(jìn)行方波信號(hào)的捕捉，并采用測(cè)周期法得到R、G、B三方波的頻率，根據(jù)其內(nèi)嵌的數(shù)理模型處理方波頻率并計(jì)算得到所測(cè)植物葉片的葉綠素含量。以下對(duì)一些功能模塊的選擇作進(jìn)一步的說(shuō)明(1)光源模塊采用高亮度全光譜LED為儀器測(cè)試光光源。LED測(cè)試光光強(qiáng)隨正向電流的變化而變化，保證了測(cè)試光光強(qiáng)的穩(wěn)定性，光源系統(tǒng)采用專用的LED驅(qū)動(dòng)芯片~~MAX1910電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片將輸入電壓轉(zhuǎn)換到LED工作電壓。內(nèi)部電荷泵保證SET端端電壓為200mV，從而保證流經(jīng)LED的電流保持不變，維持了LED的亮度。MAX1910體積小，外圍電路簡(jiǎn)單，是應(yīng)用于便攜式儀器的理想選擇。光源模塊具有相應(yīng)的電路，如圖2所示，其電路由型號(hào)為MAX1910集成電路芯片U5，電容C6-CIO，電阻R9-RIO，插接件JP4、JP5構(gòu)成；電容C6、C7公共端接地，另一端通過(guò)電阻R9相連，C7非接地端直接與MAX1910腳2、腳6、腳8相連，C6非接地端與供電電壓VCC相連，電容C8的一端接U5的4腳一端接U5的9腳，電容C9一端接U5的3腳一端接U5的7腳，白光LED正負(fù)極分別與JP5腳1和腳2相連，JP5腳1與電容C10—端相連并一起接到U5的5腳，C10另一端接地，JP5腳2接到U5的10腳并通過(guò)R10接地，JP4腳2和腳1分別與電壓VCC和地相連。(2)數(shù)字信號(hào)傳感器模塊接收包含植物葉片葉綠素含量信息的透射光并轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)輸出。數(shù)字式RGB顏色傳感器為美國(guó)TA0S公司生產(chǎn)的TCS230。它是業(yè)界第一個(gè)具有數(shù)字兼容接.口的RBG顏色傳感器。TCS230將光電二極管陣列與電流一頻率轉(zhuǎn)換器集成在一起，將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為占空比50%的方波的頻率信號(hào)。它具有10位數(shù)字輸出，分辨力高，以它為核心傳感器可以制作分光光度計(jì)的替代產(chǎn)品。TCS230采用8引腳的S0IC表面貼裝式封裝，體積小，其外圍電路簡(jiǎn)單，適用于便攜設(shè)備。TCS230顏色傳感器的典型頻率輸出范圍2Hz500KHz，通道以及輸出比例因子的選通是可配置的，能適應(yīng)不同的測(cè)量范圍。通過(guò)管腳S2、S3來(lái)選擇所需的濾波器，通過(guò)管腳S0、Sl來(lái)選擇100%、20%、2%的輸出比例因子或電源關(guān)斷模式。TCS230結(jié)構(gòu)框圖如附圖3所示，顏色通道、輸出比例因子選擇如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>數(shù)字信號(hào)傳感器模塊有相應(yīng)的電路，如圖4所示，它由型號(hào)為TCS230D的集成電路U4，電容C29，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S4-S5，電阻R28組成；集成電路U4的6、7、8腳分別連接到單片機(jī)型號(hào)為PIC18F4523的17、2、3腳，同時(shí)U4的5腳接供電電壓VCC，3、4腳接地，1、2腳接單刀雙擲開(kāi)關(guān)S4和S5的公共極，單刀雙擲開(kāi)關(guān)另外兩端一端接地，另一端通過(guò)電阻R28接供電電壓正極VCC，U4腳3、腳4相連并通過(guò)C29連接到U4腳5。(3)數(shù)字信號(hào)處理控制模塊由單片機(jī)完成系統(tǒng)中頻率信號(hào)的采集與處理以及控制。單片機(jī)型號(hào)MICR0CHIP公司的PIC18F4523。PIC系列單片機(jī)采用精簡(jiǎn)指令集、哈佛總線結(jié)構(gòu)，并以流水線方式進(jìn)行取指，具有抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行速度快等優(yōu)點(diǎn)。PIC18F4523單片機(jī)的指令字節(jié)為16位，屬PIC系列高檔單片機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試和在線編程。頻率采集通過(guò)PIC單片機(jī)的CCP模塊完成。將CCP(Capture/Compare/PWM)模塊設(shè)為捕捉模式，將輸入方波的上跳沿作為中斷事件，建立數(shù)組T[n]。在每個(gè)上跳沿處，單片機(jī)都產(chǎn)生中斷，CCP1捕捉這個(gè)時(shí)刻TMR1H:TMR1L的值，并將其存入T[n]中，由此可以得到方波的周期。單片機(jī)程序采用C語(yǔ)言編寫，在MPLAB環(huán)境下，用ICD2進(jìn)行在線調(diào)試。主程序流程圖如附圖5所示，圖中S0、Sl、S2、S3分別是復(fù)位鍵、開(kāi)始鍵、顯示鍵和清零鍵。數(shù)字信號(hào)處理控制模塊有相應(yīng)的電路，如圖6所示，它由型號(hào)為PIC18F4523的集成電路U1芯片，電容C11-C14，晶振Y1，電阻R12-R27，小按鍵1-4，插接件JP10組成；電容Cll和C12并聯(lián)且一端接到.U1的11腳并接供電電壓正極VCC，另一端接到U1的12腳并接地，Ul腳13接晶振Yl的2端并通過(guò)電容C13、C14接晶振的1端并與Ul的14腳相連，Ul的19-22、27-30腳通過(guò)上拉電阻R20-R27接電源電壓正極，并連接到液晶顯示模塊連接件JP12的D0-D7和U盤存儲(chǔ)模塊U6(CH375)的15-22腳，小鍵盤2、3、4的2端接地1端通過(guò)電阻R15、R17、R19接供電電壓正極VCC，Ul的34、35、6腳通過(guò)電阻R14、R16、R18接到小鍵盤2、3、4的1端，小鍵盤1的2端接地，1端通過(guò)電阻R12、R13接電源正極，Ul的1端接R12與R13相連處，并連接到JP10的1腳，JP10的2端接VCC，3端接地，4、5端接m腳40、39，6端懸空。(4)液晶顯示模塊該模塊用于測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，采用具有低功耗、體積小、質(zhì)量輕的液晶顯示器(LCD)，為北京青云創(chuàng)新科技發(fā)展有限公司的LCM128643，它采用8位并行數(shù)據(jù)傳輸方式，內(nèi)含DC-DC電路，工作電壓為5V，典型工作電流為2.7mA，采用COB封裝，由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LCD顯示。單片機(jī)PIC18F4523的I/O口AP0RTD口直接與LCD的8位數(shù)據(jù)口連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和指令發(fā)送。同時(shí)，單片機(jī)利用管腳RB1、RB4、RB5、RC1、RC0與液晶顯示器的RS、RW、E、CSB、CSA引腳相連，控制數(shù)據(jù)交換的性質(zhì)和方向。LCM128643內(nèi)部集成了所需的負(fù)電壓源，在實(shí)際的電路中，將V。接在電位器的可調(diào)端，電位器兩固定端接在GND的引腳上，可以通過(guò)調(diào)節(jié)V。的電壓改變液晶顯示器的亮度液晶顯示模塊有相應(yīng)的電路，如圖7所示，其中的液晶顯示模塊電路的插接件JP12與液晶顯示器LCM128643C相連，JP12外圍電路由電阻R29-R32，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S6，電容C19組成；滑動(dòng)變阻器R32—端接JP12的3腳并接地另一端接JP12的20腳，其中間輸出端接JP12腳5，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S6公共端分別通過(guò)R30、R31接供VCC和地，S6另兩端任選一端接JP12腳17，JP12腳19通過(guò)R29接VCC,通過(guò)電解電容C19接地，JP12腳18接地，腳4接VCC，JP12腳1、2、6、7、8接U1腳15、16、34、37、38。(5)U盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于即時(shí)存取測(cè)量數(shù)據(jù)，該模塊電路如圖10所示，電路由集成電路芯片U6，插接件JPll，電阻R26、R33、R34，電容C22-C28,晶振Y2組成；集成電路U6是USB總線接口芯片，型號(hào)是CH375，U6腳28接VCC，VCC通過(guò)C26接地，U6腳2通過(guò)C22接VCC，U6腳9通過(guò)C23接地，U6腳13通過(guò)C24接地，腳14通過(guò)C25接地，晶振Y2—端接U6腳13,另一端接U6腳14,U6腳24通過(guò)電阻R33接發(fā)光二極管D2負(fù)極，D2正極接電源電壓VCC，U6腳5、12、23均接地，U6腳l、3、4、8、27分別與Ul腳33、9、8、6、10相連，JP11腳1通過(guò)C28接地且通過(guò)R34、C27接地，R34、C27公共端接供電電壓VCC，JP11腳2、腳3接U6腳10、腳ll，JP11腳4接地。該電路輸入端接單片機(jī)并可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)插入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取的功能。(6)電壓轉(zhuǎn)換模塊也具有相應(yīng)的電路，如圖9所示，其中電路由集成電路M1芯片，電阻R6-R8，電容C3-C5，二極管D3-D5，插接件JP2、JP3,單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1、S2組成；集成電路M1是電壓轉(zhuǎn)換芯片，型號(hào)是MAX667，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1公共端與二極管D3、D4負(fù)極相連，并通過(guò)D3、D4分別與電池正極(JP1腳2)、直流電壓VCCS相連，Sl另兩端有一端通過(guò)并聯(lián)電容C3、C4接地并連接到Ml腳8，電阻R6—端接Ml腳8，另一端接Ml腳3并通過(guò)R7接地，電阻R8—端接Ml腳2另一端接Ml腳7并與D5正極相連，C5—端接地另一端接Ml腳2并與S2公共極相連，插接件JP2、JP3腳對(duì)應(yīng)腳相連,腳1接S2剩余兩端之一，腳2接地，Ml腳4、5、6接地，D5負(fù)極接地。(7)鋰電池充電模塊用于給該儀器提供電源，便于戶外攜帶。該模塊具有相應(yīng)的電路，如圖8所示，其中的鋰電池充電模塊電路由集成電路芯片U2型號(hào)是BQ2057W,電阻R1-R5，電容CO-C2，三極管Q1，二極管D1，插接件JPO、JP1組成；集成電路U2是電池充電芯片，三極管Ql型號(hào)為FZT788B,直流電壓VCCS與地GND之間通過(guò)并聯(lián)電容CO、Cl連接，CO、Cl直流電壓VCCS端與U2腳3相連，U2腳1通過(guò)電阻R1與直流電電壓VCCS相連，U2腳2與電池正極相連，電阻R2—端與直流電壓VCCS相連，另一端連接U2腳4并通過(guò)R1接地，二極管D1正極與U2腳5相連，負(fù)極通過(guò)電阻R5接地，U2腳6接地，U2腳8接直流電壓VCCS端，三極管Q1腳3接U2腳1，腳1通過(guò)電阻R4接U2腳7，腳2與腳4通過(guò)電容C2接地并接電池正極，電池正極接JP1的2端，負(fù)極接JP1的1端，直流電壓VCCS接JP0的2端，地接JP0的1端。(二)儀器的機(jī)械組成結(jié)構(gòu)以下對(duì)該儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說(shuō)明如圖11所示，儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)部分包括機(jī)殼l，轉(zhuǎn)軸2，連桿3，立柱4，光源5，載物臺(tái)6，傳感器座7，插頭8，光源5中裝有白光LED。其中的傳感器座7的底部固定有顏色傳感器TCS230。光源5、載物臺(tái)6、傳感器座7—起構(gòu)成一個(gè)避光式探頭結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)為葉片葉綠素含量測(cè)量提供避光環(huán)境，該結(jié)構(gòu)保證光源發(fā)出的光近似垂直打在載物臺(tái)與傳感器上，光源5可以抬起實(shí)現(xiàn)葉片的取放、固定以及大葉片的測(cè)量。其中的載物臺(tái)有兩種結(jié)構(gòu)一種是載物臺(tái)葉6.1，用于植物葉片無(wú)損測(cè)量,該結(jié)構(gòu)是一T型臺(tái)式結(jié)構(gòu)，上下表面都是平面，中間有一4X4cn^的方孔，載物臺(tái)葉的結(jié)構(gòu)如圖1所示；另一種載物臺(tái)是載物臺(tái)菌6.2，用于各種菌類的測(cè)量，該結(jié)構(gòu)是在載物臺(tái)葉上表面基礎(chǔ)上挖兩個(gè)大小不同的凹槽，大槽6.2.1深度為2mm，小槽6.2.2深度為5mm，且5mm深度凹槽內(nèi)表面有內(nèi)徑為lmm的螺紋用來(lái)固定載有菌類的載波片，lmm深外螺紋的空心圓柱6.2.3與小凹槽配合。載物臺(tái)菌的結(jié)構(gòu)如圖13所示。該機(jī)械結(jié)構(gòu)中機(jī)殼1用于電子線路板的安裝，連桿由連桿上、連桿下組成；插頭8由插頭大、插頭配組成。轉(zhuǎn)軸2、連桿3、立柱4、插頭8將機(jī)殼1與探頭部分連接，它們內(nèi)部均帶有空槽實(shí)現(xiàn)機(jī)殼與探頭部分電子線路板間線路連接。(三)基于該葉綠素儀的黃瓜葉片葉綠素含量測(cè)量方法在對(duì)待測(cè)的黃瓜葉片進(jìn)行測(cè)量之前，首先根據(jù)得到的多元線性回歸方程-34.54+13.791ogl。(《)-93.581og1Q(A)+56.511og1Q(G,):="式中Rt是透射紅光強(qiáng)度頻率；Gt是透射綠光強(qiáng)度頻率；Bt是透射藍(lán)光強(qiáng)度頻率；y是黃瓜葉片葉綠素含量利用鍵盤對(duì)葉綠素測(cè)量?jī)x進(jìn)行參數(shù)配置，得到RGB葉綠素儀測(cè)量黃瓜葉片時(shí)的內(nèi)嵌回歸方程。測(cè)量時(shí)，將LED白色光源照射待測(cè)黃瓜葉片測(cè)量區(qū)，穿過(guò)葉片的透射光被顏色傳感器模塊接收并由該模塊輸出對(duì)應(yīng)透-射光紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)光強(qiáng)信息的三個(gè)方波信號(hào)，方波頻率與光強(qiáng)成正比。數(shù)字信號(hào)處理控制模塊捕捉三種方波信號(hào)并進(jìn)行處理得到方波信號(hào)的頻率，再根據(jù)頻率信號(hào)和內(nèi)嵌多元線性回歸方程，計(jì)算得到葉綠素含量，最后數(shù)字信號(hào)處理控制模塊將方波信號(hào)頻率、葉綠素含量送往LCD液晶顯示和U盤數(shù)據(jù)存f諸。下面將利用RGB葉綠素儀對(duì)黃瓜葉片的測(cè)試和數(shù)據(jù)處理并與SPAD502進(jìn)行比較。在用分光光度計(jì)法獲取黃瓜葉片葉綠素含量時(shí)要損壞黃瓜葉片，因此，比較RGB葉綠素儀與SPAD502測(cè)量效果時(shí)，應(yīng)在測(cè)量黃瓜葉片葉綠素含量前測(cè)量RGB值、SPAD值。測(cè)量方式取兩組黃瓜葉片樣品，第一組黃瓜葉片為21片，第二組為19片。每片葉為一樣本，各樣本均用RGB葉綠素儀、SPAD502、分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，分別獲得每片葉的RGB值、SPAD值、葉綠素含量。利用打孔器在每片葉上取8小片子樣品(頂部、中上部、中下部、底部各取2小片)，用于RGB值、SPAD值的測(cè)量，每片子樣品RGB值、SPAD值為每片子樣品多點(diǎn)測(cè)量的均值，每片葉RGB值、SPAD值為8個(gè)子樣品RGB值、SPAD值的平均值，分別用Rt、Gt、Bt、SPAD表示，再用分光光度計(jì)進(jìn)行每片葉葉綠素含量的測(cè)定，用y表示。利用Matlab對(duì)第一組黃瓜葉片處理，得到RGB葉綠素儀測(cè)量值與葉綠素含量關(guān)系式-34.54+13.791og10(《)-93.581og10)+56.51log10(G,)=y(1)其中R^0.57，R=0.755，n=21。R為線性相關(guān)系數(shù)。根據(jù)線性回歸方程顯著性檢驗(yàn)法中的查表法對(duì)線性回歸方程進(jìn)行顯著檢驗(yàn)。査表法是統(tǒng)計(jì)學(xué)者根據(jù)相關(guān)系數(shù)顯著性t檢驗(yàn)法計(jì)算出的臨界R值列出的表格，見(jiàn)表2。查表法是根據(jù)自由度n-2査置信度為0.05和0.01時(shí)的臨界及值,得/o.,—2)，&。1(-2)，檢驗(yàn)時(shí)，將計(jì)算的間與仄。5(—2)，屯,(—2)比較，做出統(tǒng)計(jì)推斷。本試驗(yàn)中查表得^.。1(—2)=0.665，i^。5(—2)=0.575，由O.755〉0.665，回歸方程為極顯著，黃瓜葉片葉綠素含量測(cè)量回歸模型成立。將第二組黃瓜葉片RGB葉綠素儀測(cè)量值與葉綠素含量代入式(1)，對(duì)黃瓜葉片測(cè)量公式(l)驗(yàn)證，此時(shí)112=0.5619,R=0.75，n=22。査表(2)得2)=0.652，io。5(—2)=0.563,0.75>0.652,仍為極顯著，驗(yàn)證黃瓜葉片測(cè)量公式(l)成立。利用Matlab得到第一組黃瓜葉片SPAD值與葉綠素含量之間的關(guān)系式1.935/142)+0.06=_y(2)R2=0.7746，R=0.88，n=21。將第二組黃瓜葉片測(cè)量值SPAD與葉綠素含量值代入式(2)，R2=0.3668，R=0.6056，n=22。比較第二組黃瓜葉片測(cè)量時(shí)的線性相關(guān)系數(shù)，0.727>0.702,RGB葉綠素儀在測(cè)量黃瓜葉片葉綠素含量時(shí)重復(fù)性較SPAD502好。表明RGB葉綠素儀可以用于葉片葉綠素含量的測(cè)量，測(cè)量效果可以與SPAD502相媲美。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.一種基于RGB葉綠素儀的黃瓜葉片葉綠素含量測(cè)量方法，采用如下的RGB葉綠素測(cè)量?jī)x其機(jī)械結(jié)構(gòu)部分包括光源，載物臺(tái)，傳感器座，光源中放置有白光LED，傳感器座底部放置有顏色傳感器，光源、載物臺(tái)和傳感器座構(gòu)成避光式探頭結(jié)構(gòu)；其電路部分包括驅(qū)動(dòng)白光LED的光源模塊，數(shù)字信號(hào)傳感器模塊，數(shù)字信號(hào)處理控制模塊，光源模塊驅(qū)動(dòng)白光LED，使其發(fā)出穩(wěn)定的測(cè)試白光；數(shù)字信號(hào)傳感器模塊利用顏色傳感器分時(shí)采集透過(guò)待測(cè)物的探測(cè)光中紅光、綠光、藍(lán)光光強(qiáng)信息并將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)，送往數(shù)字信號(hào)處理控制模塊；數(shù)字信號(hào)處理控制模塊根據(jù)參數(shù)配置得到葉綠素測(cè)量?jī)?nèi)嵌模型，對(duì)三種方波信號(hào)進(jìn)行捕捉和處理得到相應(yīng)的頻率信號(hào)，并結(jié)合內(nèi)嵌模型，計(jì)算葉綠素含量，包括下列步驟1)根據(jù)下列的黃瓜葉綠素含量測(cè)量的多元線性回歸方程，對(duì)RGB葉綠素儀進(jìn)行參數(shù)配置，得到RGB葉綠素儀測(cè)量葉綠素含量的內(nèi)嵌模型-34.54+13.79log10(Rt)-93.58log10(Bt)+56.51log10(Gt)＝y(tǒng)，式中Rt是透射紅光強(qiáng)度頻率；Gt是透射綠光強(qiáng)度頻率；Bt是透射藍(lán)光強(qiáng)度頻率；y是黃瓜葉片葉綠素含量；2)利用RGB葉綠素儀測(cè)量待測(cè)黃瓜葉片，獲得葉綠素含量及紅光、綠光、藍(lán)光光強(qiáng)信息的頻率信號(hào)；3)利用RGB葉綠素儀根據(jù)內(nèi)嵌模型，計(jì)算葉綠素含量。全文摘要本發(fā)明屬于光電測(cè)量
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種基于紅、綠、藍(lán)三原色數(shù)字信號(hào)的葉綠素測(cè)量方法，包括下列步驟(1)根據(jù)下列的黃瓜葉片葉綠素含量測(cè)量的多元線性回歸方程，對(duì)RGB葉綠素儀進(jìn)行參數(shù)配置，得到RGB葉綠素儀測(cè)量黃瓜葉片葉綠素含量的內(nèi)嵌模型-34.54+13.79log₁₀(R_t)-93.58log₁₀(B_t)+56.51log₁₀(G_t)＝y(tǒng)，式中R_t是透射紅光強(qiáng)度頻率；G_t是透射綠光強(qiáng)度頻率；B_t是透射藍(lán)光強(qiáng)度頻率；y是黃瓜葉片葉綠素含量；(2)利用RGB葉綠素儀測(cè)量待測(cè)黃瓜葉片，獲得葉綠素含量及紅光、綠光、藍(lán)光光強(qiáng)信息的頻率信號(hào)；(3)利用RGB葉綠素儀根據(jù)內(nèi)嵌模型，計(jì)算葉綠素含量。本發(fā)明具有照明光源簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，葉綠素含量測(cè)量相對(duì)準(zhǔn)確等特點(diǎn)。文檔編號(hào)G01N21/59GK101556244SQ200910068978公開(kāi)日2009年10月14日申請(qǐng)日期2009年5月22日優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日發(fā)明者何明霞,旭張,張素娟,萌李,李進(jìn)才,璞王申請(qǐng)人:天津大學(xué)