第一章产品简介
一、产品介绍
植物冠层图像分析仪用于各种高度植物冠层的研究,利用高清镜头和CCD图像传感器获取植物冠层图像,通过专用分析软件,获得植物冠层的相关指标和参数。利用高清镜头成像测量植物冠层数据,只操作一次即可,简化了传统测量方法要一天定点多次测量的繁复工作,而且利用图像法测量冠层可以主动避开不符合计算该冠层结构参数的冠层空隙部分,也可以躲开不符合测量计算的障碍物。
二、原理与方法
植物冠层图象分析仪采用了冠层孔隙率与冠层结构相关的原理。它是根据光线穿过介质减弱的比尔定律,在对植物冠层定义了一系列假设前提的条件下,采用半理论半经验的公式,通过冠层孔隙率的测定,计算出冠层结构参数。这是目前世界上各种冠层分析仪一致采用的原理。在上述原理下,植物冠层图象分析仪采用的是对冠层下天穹半球图像分析测量冠层孔隙率的方法,该方法是各类方法中最精确和最省力、省时、快捷方便的方法。
三、测量参数
l 叶面积指数
l 叶片平均倾角
l 散射辐射透过率
l 不同太阳高度角下的直射辐射透过率
l 不同太阳高度角下的消光系数
l 叶面积密度的方位分布
四、适用范围
l 可测算植物冠层的太阳直射光透过率、天空散射光透过率、冠层的消光系数,叶面积指数和叶片平均倾角等
l 可用于农作物、果树、森林内冠层受光状况的测量和分析
l 可用于不同植物群体结构的比较
l 可对农田作物群体生长过程进行动态监测
l 适用于生态学野外植物群体动态监测的研究与教学
l 适用于农业、园艺、林业领域有关栽培、育种、植物群体对比与发展的研究与教学
五、产品优势
l 一致、稳定、可靠
l 零点漂移小,重复性好
l 灵敏度高、响应速度快
l 抗干扰能力强、适应能力强
l 数据持续稳定、计算测量精确
六、主要参数
参数名称 | 参数内容 |
镜头角度 | 150° |
分辨率 | 768×494pix |
测量范围 | 150°超广角鱼眼镜头,天顶角由0°~75°(150°高清镜头)可分割成十个区域,方位角360°亦可分割成五个区域 |
PAR感应范围 | 感应光谱400nm~700nm |
测量范围 | 0~2000μmol/㎡•S |
PAR光量子传感器 | 25个 |
总重量 | 1000g |
传输接口 | USB |
工作温度 | 0~55℃ |
电源 | 8.4v可充电锂电池组 |
表一
第二章硬件连接
一、产品清单
安装设备前请检查设备清单:
名称 | 数量 |
测量探杆 | 1套 |
高清镜头(相机) | 1套 |
锂电池组 | 1套 |
锂电池组充电器 | 1个 |
USB线 | 1条 |
说明书 | 1份 |
仪器箱 | 1支 |
表二
二、产品外观
以下是产品的外观结构图,如图所示:
三、仪器组成
植物冠层图像分析仪由150°高清镜头、工业相机,PAR传感器(PAR传感器内置于测量杆内,高清镜头及工业相机安装在测量杆顶端)图像分析软件和高性能图像分析处理单元等组成。高清探头安装在一个测量杆的顶端,它可以获取150°视角的图像。图像的显示和存贮及分析由配置的笔记本计算机完成。
四、仪器连接
将仪器的各个部件连接起来,包括高清镜头与测量杆的连接,笔记本与测量杆的USB连接线,笔记本与电池盒的USB连接线,测量杆与电池盒的连接插头等。
五、说明使用
(一)上位机功能介绍
图1
(1) 搜索设备:USB连接电脑后可点击搜索设备
(2) 保存配置:上位机修改的基本设置参数下发至冠层传感器
(3) 设备重启:控制冠层传感器进行自行重新启动
(4) 抓拍:可实时抓拍现场照片
(5) 取图:将抓拍到的图片用上位机显示
(6) 处理:抓拍到的图片进行分析
(7) 导出:将照片分析数据导出到表格内进行本地保存
(8) 放大:可将抓拍的实时照片进行放大
(9) 缩小:可将抓拍的实时照片进行缩小
(10) 综合测试项目说明:
①叶面积指数:LAI可反映植被叶片含量在整个研究区域的疏密程度,是控制植物冠层物理和生物过程不可或缺的生化参数,也是描述植被物质能量交换的常用指标。
②叶倾角密度函数:叶片分布的概率密度函数是用于描述冠层叶片朝向的函数,也是冠层辐射传输模型中的重要组成部分。叶片的择优取向特性是由太阳辐射驱动的,相应的,叶片的角度取向也决定了光的反射和散射,并导致各向异性辐射转移。
③总孔隙度:总孔隙率是光线透过冠层未被拦截到达地表的概率,是描述冠层结构和生物量空间分布的关键变量。
④冠层丛生指数:用来定量描述植被冠层元素的空间实际分布与自由随机分布的偏离程度。
⑤冠层开阔度:指当从林地一点向上仰视,未被树枝、叶片遮挡的天空球面的比例。
⑥冠层郁闭度:指植物冠层彼此相接,遮蔽地面的程度。冠层郁闭度能描述植物冠层在阳光直射下在地面的总投影面积与植物总面积的比,它反映植物冠层的密度。
(二)连接使用方式
(1) 连接设备
将设备的电源与数据线接好。
(2) 软件操作
①打开冠层分析软件,如下图:
②点击搜索设备,在左侧设备列表内会出现可用的设备。
③双击选中设备。左侧下部会显示操作成功。
④点击抓拍,完成拍照。
⑤三秒后点击抓图,获取图像。
⑥根据叶片的色泽和环境光线强度,调整处理阈值,然后点处理。
⑦此时即完成数据处理,右侧为数据结果。
⑧处理结果未达到预期效果,重复第5步调整阈值,重新进行处理。
(三)结果的保存与重新处理。
(1) 点击右下的导出按钮,选择保存路径,点击确定完成图像与数据的保存。保存的文件包括一张未经处理的图片、带有坐标的原图片、处理后的图片、输出的数据结果。
(2) 如需对已保存的图片进行再处理。点击右上的导入本地图片按钮,选择图片保存文件夹,选择文件夹内的UsePic.bmp文件,点击打开,重新调整阈值后点击处理。