无人机多光谱影像的小麦倒伏信息多特征融合检测研究

为探究多特征融合方法在作物倒伏领域快速精准识别中的适用性,利用无人机获取多田块冠层尺度的不同倒伏率麦田多光谱数据,对原始倒伏图像进行图像拼接、辐射校正、几何校正等预处理,并利用重归一化差值植被指数和阴影指数分别剔除土壤和阴影背景,提取小麦倒伏DSM模型和植被指数分别与多光谱图像进行多特征图像主成分变换融合,筛选差异性较大的纹理特征,采用支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)和最大似然法(MLC)监督分类模型对多光谱和DSM融合图像、多光谱和归一化植被指数(NDVI)融合图像、多光谱图像和纹理特征图像进行监督分类,并采用总体精度(OA)、 Kappa系数和提取误差综合评价各监督模型的分类性能和倒伏提取精度。分类结果表明：各监督分类方法在不同倒伏区域提取结果建模效果趋势一致,SVM和ANN整体提取精度高于MLC,在高倒伏区域,多光谱与NDVI融合图像的SVM监督模型(OA:92.63%, Kappa系数：0.85,提取误差：1.11%)提取效果最好;在中倒伏区域,多光谱与DSM融合图像的SVM监督模型(OA:90.35%, Kappa系数：0.79,提取误差：9.34%)提取效果最好...     

UPLC-MS/MS对卷烟烟气中4种烟草特有亚硝胺的快速测定

建立了卷烟主流烟气中烟草特有亚硝胺的超高效液相色谱-电喷雾串联质谱(UPLC-MS/MS)测定方法。在标准吸烟条件下,采用剑桥滤片收集卷烟烟气粒相物,用醋酸铵缓冲液提取粒相物,经固相萃取净化后,以电喷雾正离子多反应监测方式,实现了烟气中N-亚硝基降烟碱、4-甲基亚硝基吡啶基丁酮、N-亚硝基新烟草碱和N-亚硝基假木贼碱的基线分离和快速测定。4种烟草特有亚硝胺在0~400μg/L范围内具有良好线性,相关系数大于0.998,定量下限为0.08~0.15μg/L,加标回收率为72%~104%,相对标准偏差为3.8%~9.7%。该方法灵敏、快速、准确,适用于卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的测定。     

红外热成像与近红外光谱结合快速检测潜育期番茄花叶病

现有的番茄花叶病无损检测方法无法在潜育期内,即显症之前进行早期识别导致施药不及时或者盲目过度施药。设计与试制了红外热成像信息采集系统,主要包括：光箱、红外热成像仪、温度及升降控制器、加热板和升降载物台。该系统能够根据温度起止节点的要求,人为调节拍摄温度。在江苏大学现代农业装备与技术省部共建重点实验室Venlo型温室中进行非抗病性番茄品种辽宁农科院L-402的培育。采用叶面摩擦接种花叶病毒(Tobacccco mosaic virus, ToMV),分为轻度感染组(LI),重度感染组(SI);LI组为磷酸缓冲液稀释500倍后的病毒液接种,SI组为病毒原液接种。对照组(CG)喷施等量磷酸缓冲液。接种10 d后叶片开始出现病斑,证明接种后9 d为番茄花叶病的潜育期。使用红外热成像系统采集了三个组共计144个样本的红外热成像图,计算叶表最大温差(MTD) 以表征潜育期内连续9 d内的叶面温度变化情况。CG组叶片的MTD值差异极小,而接种后叶片MTD值随着病毒侵染时间的推进发生了显著的变化。接种6 d后MTD值差异最大可达1.63 ℃,第7 d开始差异逐步缩小,表明病毒的扩散范围增大导致病叶越来越多的区域被侵染使得整体叶温上升。光谱采集采用两种方法进行,一种是根据热像图的MTD值计算判别出温度突变区域后采集光谱,记为热像采集法(TCM);另一种是不考虑病灶位置,在叶尖、叶中、叶基三个区域分别随机选择一个点采集光谱后求平均值,记为随机采集法(RCM)。TCM确定三个光谱采集点的选择原则是：LI组接种后3,6和9 d的温度突变区域平均MTD值比CG组温度分别高出0.3,0.7和0.5 ℃。SI组接种后3,6和9 d的温度突变区域平均MTD值比CG组温度分别高出0.5,1.2,0.8 ℃。差值达到此标准的病灶位置才定为TCM的可选区域。对所有样本采用支持向量机(SVM)算法建立识别模型。采用主成分分析对2 151个波长点的光谱信息进行压缩,前6个主成分所对应的累积方差贡献率已到达99%。分别对感病3,6和9 d的样本按照2∶1的比例划分校正集和预测集,对预测集样本的病害程度进行识别。两种方法所建立的模型的总识别率分别为92.59%和99.77%。采用TCM建立的光谱识别模型中仅有接种后3 d的一个LI组样本未能识别出来,被误判成CG组样本外,其余组识别率均达到了100%。结果表明近红外光谱法识别番茄花叶病是可行的。采用红外热成像结合近红外光谱法能够建立识别率更高的番茄花叶病潜育期识别模型,克服点源采样随机性,对后续管控流程和突破作物早期精准用药的关键技术探索,建立更为精准的温室智能施药系统提供了新的思路。     

白-黄色系绿松石“伴生矿”的红外光谱表征及其意义

近期在市场上出现了许多与绿松石相似的天然矿物,市场上俗称绿松石“伴生矿”,被商家作为天然绿松石的特殊品种售卖。这些与绿松石外观极为相似的天然矿物,给鉴定工作带来了一定的困难。为了探索识别的方法,选取市场上常见的白色和黄色品种的天然绿松石伴生矿,通过常规宝石学测试,红外吸收光谱及X射线粉晶衍射对其宝石学特征及矿物组成进行了分析和研究。结果表明：白色系和黄色系天然似绿松石矿物样品均显示不同程度的土状光泽-弱玻璃光泽,均不透明,结构比较疏松。白色系样品折射率约为1.51,相对密度为1.86～2.28;黄色系样品折射率约为1.57～1.60,相对密度为2.32～2.72。白色和黄色天然绿松石伴生矿的组成类型复杂,同色系样品的矿物组成也不尽相同。X射线粉晶衍射测试结果显示：白色系样品的主要矿物为磷铝矾和磷钙铝矾;黄色系样品的主要矿物为钠明矾石。白色和黄色系样品的红外吸收光谱均显示有SO₄/PO₄的基团振动,峰形、峰位区别较大。根据不同样品的主要矿物组成特征,将其红外吸收光谱进行分类,可对其进行快速有效的无损鉴定。     

基于加液滤片捕集技术快速测定卷烟主流烟气中主要酚类化合物和氨

移取0.20mol·L~(-1)盐酸溶液-乙醇(1+1)混合溶液2mL,均匀添加于剑桥滤片上,平衡2h。将一张经上述方法处理过的滤片置于卷烟夹持器的前端,一张标准滤片置于卷烟夹持器后端,用直线型吸烟机按照GB/T 19609规定进行抽吸。抽吸完毕,将两张滤片取出,放入50mL的0.01mol·L~(-1)盐酸溶液中,以150r·min~(-1)转速旋转振荡萃取40min。萃取液经0.45μm水相滤膜过滤后,分别进行液相色谱和离子色谱分析。对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、苯酚、间对甲酚、邻甲酚和氨的检出限(3s)在0.005~0.027mg·L~(-1)之间,加标回收率为77.7%~109%。应用该方法测定卷烟主流烟气中主要酚类化合物和氨,测定值与烟草行业标准方法测定结果一致。     

基于DISLab瞬时速度连续性的测量研究

通过金属导轨将小车的位移转换为电压信号,电压信号经微分放大处理后用DISLab电压传感器采集数据并计算,可得到小车运动过程中的各个时刻的瞬时速度。     

温室番茄缺素叶片偏振反射特征分析

为提高番茄植株营养胁迫定量分析模型的精度,探究偏振检测在植物单叶尺度进行无损检测的优势,利用自行研制的偏振反射光谱系统检测不同生长期温室番茄缺素叶片偏振反射特征。对影响番茄单叶偏振反射的主要因素：方位角、入射天顶角、探测天顶角、光源偏振片起偏角度、探测器偏振片起偏角度进行了讨论,通过正交试验的极差分析获取光谱仪各测量角度参数的优水平,并通过实验进一步验证,最终分析得到偏振光谱系统检测番茄缺素叶片的角度组合及主次排序为：入射天顶角60°、光源起偏角度0°、探测器起偏角度45°、探测天顶角45°、方位角180°,在此基础上对不同生长期的缺氮、缺磷、缺钾叶片以及不同缺素程度的叶片进行分析比较,结果显示偏振反射比随番茄叶片的生长周期呈现正相关关系,缺素和营养过量均能导致偏振反射比的下降,偏振反射比在结果期和采收期的降幅较为明显。对于偏振反射光谱在植物单叶尺度营养快速检测的深入研究具有一定的理论和实践意义。     

2.5THz环烯烃聚合物中空芯光子晶体光纤设计与实验

采用全矢量有限元法,仿真设计了一种工作在2.5THz频段的中空芯太赫兹光子晶体光纤,用环烯烃聚合物材料(COC)制备了光纤样品,利用CO2激光泵浦气体太赫兹源搭建了测试平台并对光纤的太赫兹波传输性能进行了测试。实测光纤最低损耗0.17dB/cm、平均损耗约0.5dB/cm,在弯曲90°情况下光纤传输损耗波动小于5%,具有良好的可弯曲性;光纤输出端口的模场分布测试结果表明,光纤是以主模进行传输,太赫兹能量很好地被束缚在光纤芯中。     

浅水中度振幅孤立波解的分支

利用平面动力系统分支方法研究浅水中度振幅方程的定性行为和孤立波解.给出了系统在不同参数条件下的相图.获得了光滑孤立波、cuspon解和周期波解的隐式表达式.对方程的光滑孤立波解、cuspon解和周期波解进行了数值模拟.获得的结果完善了相关文献已有的结果.     

干法灰化-发射光谱法测定植物样品中B和Sn

地球化学样品中的元素硼和锡属于难溶易挥发元素,湿法样品前处理技术相对较难,目前基本以一米光栅发射光谱法测定为主,其固体进样方式避免了复杂的样品前处理,实现了对地球化学样品中元素硼和锡的绿色分析。植物样品经过适宜的高温灰化后,基体成分基本一致,体积质量均发生富集现象,称取的样品灰分成分和基物、缓冲剂(比例1:1:2)经过研磨充分混匀,在优化的实验条件下,以国家一级合成硅酸盐光谱分析标准物质制作校准曲线,构建植物样品中硼和锡的分析方法,该方法硼和锡的检出限分别为0.042μg·g-1、0.019μg·g-1,方法经过国家一级标准物质验证,硼方法精密度:5.6%~13%,正确度(RE)的绝对值均小于10%;锡方法精密度:7.2%~18%,正确度(RE)的绝对值均小于28%。实验结果表明:植物样品经过干法灰化富集后,对植物样品中元素硼基本能够实现精准测定,对元素锡含量接近于检测下限的值测定结果相对较差,对高含量值也能够实现精准测定,方法具有较好的应用价值。