歸一化植被指數主動式光學探測系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種歸一化植被指數主動式光學探測系統，涉及歸一化植被指數測量技術領域，所述系統包括：依次連接的控制模塊、光源驅動模塊、主動光源、分光鏡、信號接收模塊、以及信號處理模塊。本實用新型專利技術通過設置的各個模塊實現了對歸一化植被指數的測量，提高了歸一化植被指數的測量精度。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及歸一化植被指數測量
，特別涉及一種歸一化植被指數主動式光學探測系統。
技術介紹
植物葉面在可見光紅光波段有很強的吸收特性，在近紅外波段具有很強的反射特性，因此可以通過這兩個波段測值的不同組合得到不同的植被指數。歸一化植被指數(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)被定義為近紅外波段的反射率 Pnir 與紅光波段的反射率Pked之差比上兩者之和，即(Pnik-Pked) / (PNIE+PEED)，與植被的蒸騰作用、光合作用以及地表凈初級生產力等密切相關，能夠反映出植物冠層的狀況，在植被生長狀態檢測、植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等方面具有廣泛的應用。NDVI被動式檢測方法是 一種傳統方法，之所以稱其為被動式，是因為這種方法是借助于太陽光，通過使用濾波片分別探測太陽光中紅光波段和近紅外波段的初始太陽光強及經植被冠層反射回來的太陽光強，通過探測的初始光強和反射光強，分別計算出紅光和近紅外光的反射率，從而獲得植被NDVI的數值。此方法缺點一方面是依賴太陽光，受到天氣的影響，即使在晴朗天氣情況下，天氣的變化也會影響檢測結果，而在陰雨天，使用此種方法基本上是無法獲得植被NDVI的數值。另一方面是使用這類NDVI檢測儀器，其探測器到植被的高度是固定的，這一固定高度變化也會引起NDVI檢測誤差，不利于便攜使用。
技術實現思路
(一 )要解決的技術問題本技術要解決的技術問題是如何提高歸一化植被指數的測量精度。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本技術提供了一種歸一化植被指數主動式光學探測系統，所述系統包括依次連接的控制模塊、光源驅動模塊、主動光源、分光鏡、信號接收模塊、以及信號處理模塊，所述控制模塊與所述信號處理模塊連接，所述光源驅動模塊在所述控制模塊的控制下，對所述主動光源進行驅動，使所述主動光源發出紅光或近紅外光，所述分光鏡將所述主動光源發出的光分為兩條光路，第一光路直接由所述信號接收模塊所接收，第二光路照射至待測植被后，由所述待測植被反射至所述信號接收模塊所接收，所述信號處理模塊對所述信號接收模塊產生的信號進行處理，并將處理結果發送至所述控制模塊，所述控制模塊根據所述處理結果計算歸一化植被指數。優選地，所述系統還包括與所述控制模塊連接的顯示模塊，所述顯示模塊用于顯示計算出的歸一化植被指數。優選地，所述系統還包括電源模塊，所述電源模塊為所述控制模塊、光源驅動模塊、信號處理模塊、以及顯示模塊進行供電。優選地，所述系統還包括設有狹縫的擋光板，所述狹縫設于所述第二光路上、且位于所述待測植被至所述信號接收模塊之間。優選地，所述第一光路上、且位于所述分光鏡和所述信號接收模塊之間設有第一聚光鏡，所述第二光路上、且位于所述狹縫和所述信號接收模塊之間設有第二聚光鏡。優選地，所述主動光源由并聯的紅光發光二極管和近紅外光發光二極管組成，所述紅光發光二極管和近紅外光發光二極管至所述分光鏡的光路上分別設有第三聚光鏡。優選地，所述信號接收模塊由兩個并聯的光敏二極管組成、并分別接收所述第一光路和第二光路。優選地，所述分光鏡為透射與反射比例為I : I的立體型鏡片。(三)有益效果本技術通過設置的各個模塊實現了對歸一化植被指數的測量，提高了歸一化植被指數的測量精度。附圖說明圖I是按照本技術一種實施方式的歸一化植被指數主動式光學探測系統的結構框圖；圖2是按照本技術一種實施例的歸一化植被指數主動式光學探測系統的結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例，對本技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本技術，但不用來限制本技術的范圍。圖I是按照本技術一種實施方式的歸一化植被指數主動式光學探測系統的結構框圖；參照圖1，本實施方式的系統包括依次連接的控制模塊、光源驅動模塊、主動光源、分光鏡、信號接收模塊、以及信號處理模塊，所述控制模塊與所述信號處理模塊連接，所述光源驅動模塊在所述控制模塊的控制下，對所述主動光源進行驅動，使所述主動光源發出紅光或近紅外光，所述分光鏡將所述主動光源發出的光分為兩條光路，第一光路直接由所述信號接收模塊所接收，第二光路照射至待測植被后，由所述待測植被反射至所述信號接收模塊所接收，所述信號處理模塊對所述信號接收模塊產生的信號進行處理，并將處理結果發送至所述控制模塊，所述控制模塊根據所述處理結果計算歸一化植被指數。為便于直觀地觀測測量結果，優選地，所述系統還包括與所述控制模塊連接的顯示模塊，所述顯示模塊用于顯示計算出的歸一化植被指數。優選地，所述系統還包括電源模塊，所述電源模塊為所述控制模塊、光源驅動模塊、信號處理模塊、以及顯示模塊進行供電。優選地，所述系統還包括設有狹縫的擋光板，所述狹縫設于所述第二光路上、且位于所述待測植被至所述信號接收模塊之間，實現了在一定范圍內，當信號接收模塊距離待測植的高度發生變化時，保證通過狹縫的光的強度基本上是一致的，從而降低不同使用者引起的高度不同帶來的誤差。優選地，所述第一光路上、且位于所述分光鏡和所述信號接收模塊之間設有第一聚光鏡，所述第二光路上、且位于所述狹縫和所述信號接收模塊之間設有第二聚光鏡。優選地，所述主動光源由并聯的紅光發光二極管和近紅外光發光二極管組成，所述紅光發光二極管和近紅外光發光二極管至所述分光鏡的光路上分別設有第三聚光鏡。優選地，所述信號接收模塊由兩個并聯的光敏二極管組成、并分別接收所述第一光路和第二光路。優選地，所述分光鏡為透射與反射比例為I : I的立體型鏡片。 實施例參照圖2，本實施例中，控制模塊為微控制單元(Micro Control Unit, MCU)、且選用功能強大的C8051F040單片機。所述主動光源由并聯的紅光發光二極管和近紅外光發光二極管組成，所述光源驅動模塊，用于為紅光發光二極管和近紅外光發光二極管提供恒定的驅動電流，恒流驅動電流的電流供應電路的導通與截止受控制模塊提供的脈沖(PWM)信號控制，以實現順序地驅動紅光發光二極管和近紅外光發光二極管。所述光源驅動模塊在所述控制模塊的控制下，對所述主動光源進行驅動，使所述主動光源發出紅光或近紅外光，所述紅光發光二極管和近紅外光發光二極管至所述分光鏡(所述分光鏡為透射與反射比例為I : I的立體型鏡片)的光路上分別設有第三聚光鏡，所述主動光源發出的光經過所述第三聚光鏡后，在要求距離內可以輸出直徑為3 5mm的光斑，所述分光鏡將所述主動光源發出的光分為兩條光路，第一光路直接由所述信號接收模塊所接收，第二光路照射至待測植被后，由所述待測植被反射至所述信號接收模塊所接收。所述信號接收模塊由兩個并聯的光敏二極管組成、并分別接收所述第一光路和第二光路。所述兩個并聯的光敏二極管分別接收到第一光路和第二光路后，產生相應的電流信號，所述信號處理模塊對所述電流信號進行電流/電壓轉換，并將轉換結果發送至所述控制模塊，所述控制模塊對所述轉換結果進行暫存，并根據所述轉換結果計算歸一化植被指數。由于通過所述信號接收模塊接收到的紅光或近紅外光均摻雜了自然光，所述控制模塊在進行歸一化植被指數時，需要去除所述轉換結果的自然光部分，因此，所述控制模塊需要在所述主動光源未發出光時，獲得所述兩個并聯的光敏二極管(分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種歸一化植被指數主動式光學探測系統，其特征在于，所述系統包括：依次連接的控制模塊、光源驅動模塊、主動光源、分光鏡、信號接收模塊、以及信號處理模塊，所述控制模塊與所述信號處理模塊連接，所述光源驅動模塊在所述控制模塊的控制下，對所述主動光源進行驅動，使所述主動光源發出紅光或近紅外光，所述分光鏡將所述主動光源發出的光分為兩條光路，第一光路直接由所述信號接收模塊所接收，第二光路照射至待測植被后，由所述待測植被反射至所述信號接收模塊所接收，所述信號處理模塊對所述信號接收模塊產生的信號進行處理，并將處理結果發送至所述控制模塊，所述控制模塊根據所述處理結果計算歸一化植被指數。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：矯雷子，董大明，鄭文剛，趙賢德，單飛飛，張石銳，王朋飛，鮑鋒，吳文彪，
申請(專利權)人：北京農業智能裝備技術研究中心，
類型：實用新型
國別省市：