1.2农田生物信息采集技术

农田生物信息采集技术一、农田生物系统的信息二、农田生物信息采集与处理系统三、农田生物弱信息的增强技术四、农田生物多元信息的提取技术五、农田生物宏观形态结构信息的提取一、农田生物系统的信息（一）农田生物信息的类型农作物生理功能信息农作物结构信息农作物病虫害信息微观结构宏观结构农田生物信息采集技术一、农田生物系统的信息（二）农田生物信息的特点与研究方法层次性多元性弱信息时空分布随空间和时间不断发生动态变化注重实时性和空间分布差异采用弱信息提取与恢复技术，使弱信息变强包含于复杂的环境信息中多种组分信息的叠加多组分信息分离技术，运用化学计量学方法物种不同、生长有异、结构有别微观：光谱/波谱/色谱/质谱；宏观：感官定性/图形图像方法农田生物信息采集技术二、农田生物信息采集与处理系统（一）系统组成农田生物信息采集与处理系统由硬件和软件两部分组成。1．硬件部分农田生物信息采集技术1）信息检测系统图像传感器光谱传感器生理信息传感器实验室分析仪器1．硬件部分农田生物信息采集技术2）信号调理系统农田生物信息经过信息检测系统检测后，其信息负载到具有某种能量（如光、电、热、声、磁等）的模拟量上即为模拟信号。模拟信号被计算机采集以前需要进行调理，提高信噪比。信号调理系统包括：滤波器、积分器、调制解调器、锁相放大器和厢车式积分器等。1．硬件部分农田生物信息采集技术3）计算机硬件系统接口电路计算机计算机输入输出设备1．硬件部分农田生物信息采集技术通过对农田生物信息的综合处理，可以发现农田生态系统更深层次的东西，根据需要，开发信息综合处理模拟优化软件，以便实现农田管理措施的优化。2．软件部分1）信息预处理软件方法：数据平滑法、图谱叠加平均法、厢车式平均法、傅里叶变换滤波法、小波变换等。2）信息提取软件弱信息----计算机差谱技术、计算机导数技术；多元信息----应用化学计量学多组分分析方法所编制的软件有：逐步回归分析法（SRA）、主成分回归法（PCR）、偏最小二乘法（PLS）等。纹理特征信息----利用逐步判别法、主成分分析法、聚类分析法等。3）信息综合处理、模拟和优化软件农田生物信息采集技术（二）系统功能二、农田生物信息采集与处理系统1.农田生物信息检测微观形态结构和组分的信息检测宏观形态结构的信息检测生理功能的信息检测间接信息的获得2．生物信息检测信号的调理信噪比噪声来源信号调理农田生物信息采集技术三、农田生物弱信息的增强技术1．系统背景的消除与降低差谱技术导数光谱技术2．随机背景的消除与降低数字滤波技术傅里叶变换滤波小波变换农田生物信息采集技术四、农田生物多元信息的提取技术方法：化学计量学方法操作：通过1组待测成分含量已知的标准样品，对它们进行光谱区的全程扫描，然后通过计算机快速处理数据，建立样品组分含量与样品光谱之间的数学关系，再测出未知样品中待测组分的光谱，就可以确定其中待测成分的含量。农田生物信息采集技术五、农田生物宏观形态结构信息的提取（一）计算机图像处理技术的概念计算机图像处理是在计算机中把图像用数字信号的形式表达，并根据需要进行各种处理，称为数字图像处理。所谓数字图像，就是图像各点的灰度值的二维数组，把它表示为f(x,y)，则f(i,j)表示图像f位于（i,j）处象素的同时，还表示该点的灰度。因此任何图像都可以用多个二维数组表示。农田生物信息采集技术五、农田生物宏观形态结构信息的提取（一）计算机图像处理技术的概念类别描述形式描述的对象二值图像f(x,y)=0,1文字、线条图、指纹等浓淡图像0≤f(x,y)≤2n—1黑白照片、一般n=6～8彩色图像｛fi(x,y)｝,i=R,G,B以三基色表示的彩色图像多光谱图像｛fi(x,y)｝,i=1,2,…,m遥感图像，一般m=4～8立体图像fL,fR由左、右视点得到的同一物体的象对动态图像（时间序列）｛ft(x,y)｝,t=t1,t2,…,tn动态分析、动画制作等数字图像的类别农田生物信息采集技术五、农田生物宏观形态结构信息的提取（二）图像输入方法照片、胶片或实地拍摄的电视图像等一系列模拟图像，在输入计算机的过程中，由输入设备（用数码照相机和数码摄像机拍摄的为数字图像，可直接输入计算机）将其转换成二维阵列（X×N）个象素，然后将这些点阵的灰度信息（包括色彩信息）数字化每一象元的灰度值是从0到255中的某一个值，而彩色信息是将自然界的各种颜色分解成红（R）、绿（G）、蓝（B）3种基色，每种基色又分成0到255个不同的数量级，几乎所有颜色都可用RGB三基色的含量多少来反映，农田生物色度信息就是用RGB三基色不同数量级的合成来表示。农田生物信息采集技术（三）图像处理