作物育種田間光譜測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).pdf

1、　　本文是在國(guó)家“863計(jì)劃”項(xiàng)目(2012AA10A503),農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203026),北京市農(nóng)林科學(xué)院青年科研基金(QN201107)的資助下,針對(duì)農(nóng)業(yè)上作物信息自動(dòng)檢測(cè)分析儀器低成本、小型化、快速化的需求,采用干涉鍍膜分光技術(shù)(以線性可調(diào)諧濾光片為分光元件)研制了農(nóng)業(yè)專用光譜儀樣機(jī)。光譜測(cè)量系統(tǒng)對(duì)作物育種的反射光進(jìn)行檢測(cè)和自動(dòng)分析,并實(shí)時(shí)顯示采樣數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。最后基于光譜儀樣機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)作物育種葉綠素值

2、的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
　　論文完成了以下工作：
　　(1) 首先分析了光譜儀在作物長(zhǎng)勢(shì)田間快速測(cè)量、蔬菜質(zhì)量的快速診斷、種子質(zhì)量的快速檢測(cè)方面的需求,列舉并分析了常用的光譜儀的優(yōu)缺點(diǎn),最終選取的線性可調(diào)諧濾光片(LVF)作為本文使用光學(xué)部件。
　　(2) 其次對(duì)本系統(tǒng)中硬件系統(tǒng)總體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),系統(tǒng)包括光學(xué)、硬件、軟件三個(gè)部分。分別對(duì)關(guān)鍵器件進(jìn)行選型,最終選取型號(hào)為S8377-256Q的CMOS光電探測(cè)器以及相匹配的C

3、9001驅(qū)動(dòng)電路、USB2814數(shù)據(jù)采集板卡作為系統(tǒng)硬件系統(tǒng)器件。最后實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述硬件的連接,完成了對(duì)硬件系統(tǒng)環(huán)境的搭建工作。
　　(3) 然后詳細(xì)設(shè)計(jì)了軟件系統(tǒng),在Windows的開(kāi)發(fā)環(huán)境下,采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?使用MFC和OpenGL語(yǔ)言進(jìn)行界面的編寫(xiě)。并詳細(xì)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)軟件的二維坐標(biāo)軸模塊、硬件系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置功能模塊、控制功能模塊、數(shù)據(jù)的AD采集與處理功能模塊、圖譜的顯示與保存功能模塊、光譜預(yù)處理功能模塊、模型預(yù)測(cè)以及結(jié)

4、果顯示功能模塊、硬件復(fù)位以及時(shí)間顯示功能模塊。
　　(4) 最后,在室內(nèi)用鹵鎢燈光源對(duì)玉米葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn),獲取600-1100nm范圍內(nèi)的光譜,分別利用645nm、663nm、670nm、730nm、780nm等處的光譜反射率與玉米葉片的SPAD值建立預(yù)測(cè)模型,模型的相關(guān)系數(shù)分別為0.8139、0.8196、0.8395,0.8471,0.8749。表明本系統(tǒng)能夠較好地實(shí)現(xiàn)玉米冠層反射光譜的實(shí)時(shí)檢測(cè),在玉米葉綠素快速診斷方面具有可