红外和可见光图像技术在节水灌溉中的研究与应用开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

研究意义水稻是主要的粮食作物，具有耗水量大的特点，被认为是节水灌溉中的重中之重。

精准灌溉是节水灌溉的重要措施，而适时、准确地掌握水稻作物需水信息是关键，以此开展灌溉决策，可达到灌溉的定位、及时、适量。

此外，水分亏缺是农业生产中存在的普遍问题，适度水分亏缺不会减产，而且可以增加产量、提高品质，基于适度水分亏缺基础上的节水灌溉，对精准灌溉和精准农业的发展应用具有重要意义。

2. 研究的基本内容和问题

主要研究内容以水稻节水灌溉为研究对象，通过在涟水县水利科学研究站开展小区实验，在研究不同水分处理措施下水稻叶片水分与营养生理变化规律的基础上，采用红外成像测温技术与可见光图像处理技术研究水稻水分无损检测的方法，并在灌区田间开展应用研究，为水稻节水灌溉提供信息参考。

（1）水稻水分无损检测的红外测温技术研究以不同水分处理措施下的水稻冠层为对象，采用红外成像仪从不同的角度拍摄获取其红外图像，从红外图像上获取其冠层温度，进而计算水分胁迫指数（cwsi），研究其与水稻光合生理之间的定量关系，提出基于红外测温的水稻水分无损检测方法。

（2）水稻水分无损检测的可见光图像处理技术研究以不同水分调处理措施下的水稻叶片为对象，采用高分辨率数码相机从不同的角度拍照获取叶片的可见光数字图像，通过软件处理获取叶片的颜色特征r、g、b以及his等指标，研究建立颜色特征与水稻叶片光合生理之间的定量关系，提出基于可见光图像处理的水稻水分无损检测方法。

3. 研究的方法与方案

在涟水县水利科学研究站开展水稻节水灌溉小区试验，通过观测水稻气孔导度、蒸腾速率以及光合速率等指标，分析不同水分控制下水稻生理变化规律，研究水稻生理对水分调控的响应特征；然后，分别结合红外成像测温技术与数字图像处理技术，研究水稻水分无损检测方法，并采用该方法获取水稻冠层温度与叶片颜色特征指标，建立其与水稻生理指标之间的定量关系；接着，通过分析相关指标与土壤水分状况之间的关系，验证所提出的方法，并开展灌区大田的应用研究；最后，总结项目成果，完善水稻水分无损检测的红外和可见光图像技术。

4. 研究创新点

创新点（1）通过定量分析水稻水分与冠层温度之间的关系，提出一种基于红外测温的水稻水分无损检测技术方法；（2）通过定量水稻水分与叶片颜色特征参数之间的关系，提出一种基于可见光图像处理的水稻水分无损检测技术方法。

5. 研究计划与进展

2015年7月31日，8月28日，9月13日，10月10日前往涟水进行试验，采集数据。

2015年10月至2016年3月进行数据分析，绘画图像。

2016年3月至4月撰写论文。