第32卷，第12期 2012年12月
光谱分析
光谱
学
与
Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32,No. 12,pp3377-3380
December，2012
基于高光谱的GA和SPA算法对赣南脐橙叶绿素定量分析
刘燕德，张光伟，蔡丽君
华东交通大学机电学院光机电技术及应用研究所，江西南昌330013
摘要用遗传算法(GA)和连续投影算法(SPA)分别提取了额南脐橙叶片高光谱图像的有效信息，对叶绿索的含量用偏最小二乘法(PLS)进行建模定量分析。高光谱图像标定后，提取感兴趣区域（ROI)的平均光谱，用GA和SPA算法分别选出了27和8条待征波长，然后用PLS对叶绿索含量建模。GA-PLS与SPA-PLS模型得到的预测集相关系数分别为0.80和0.83，均方根误差分别为2.45和2.30，结果表明：SPA-PLS模型具有较高的优势，可以结合高光谱技术对南脐橙叶绿素含量快速、无损的定量分析。
同叶绿素含量；高光谱成像；赣南脐橙；遗传算法；连续投影算法
关键词
中图分类号：TP391
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn.10000593(2012)12-3377-04
橙果园，分别采集了14棵树，每棵树采集了10片，共采集了140片，叶片大小为长55mm×宽35mmX×长130mm× 宽75mm，尽量覆盖这个生长时期的所有脐橙叶片。
叶绿素是一类与光合作用（photosynthesis)有关的最重要的色素，叶绿素的含量能间接反映植物生长情况，光合作用的能力与植物的营养状况密切相关"，也是赣南脐橙的重
要指标之
。传统的分光光度法测量叶绿素含量，会损伤植
物叶片且耗费大量时间")。SPAD叶绿素仪测量叶片叶绿素的含量时需要反复接触叶片、多次测量，工作量大，且仅能检测某个点或每个小区域叶绿素的含量。高光谱具有波段多、图谱合
一和分辨率高的特点，把二维图像和光谱技术融
为三维的图谱信息。用高光谱成像技术检测的叶绿索具有安全、快速、无损、定量等特点，并能对叶片大区域叶绿素含量的检测，有较大的应用潜力。
石吉勇等用高光谱技术分析黄瓜叶片中叶绿素含量及分布，彭颜昆等[S)研究了基于LS-SVM和高光谱技术的玉米叶片叶绿素含量检测。但大多使用宽的光谱波段进行叶绿素含量研究，模型较大。选取叶绿索光谱的特长波长进行分析研究的较少，鉴于此，用遗传算法（GA)和连续投影算法(SPA)对脐橙叶片的光谱信息进行特长波长的选择分析。
1
实验部分
1.1材料
用的脐橙叶片样本于2012年4月23日采集于赣州市脐
1.2数据采集
叶绿素的高光谱图像数据是基于光谱仪的高光谱成像系统采集到的。高光谱成像系统如图1所示，是由基于图像光谱仪的高光谱摄像机（ImSpector，V10E，芬兰）、两20W 卤索灯（OSRAM，DECOSTAR51，MR16)、精密电动平台、运动控制器和计算机等部件组成。高光谱摄像机与位移平台的高度为50cm，光源距位移平台的高度为65cm，调整光源
Hyperspectra cancra
Compule Controller
Mobile platform
Hyperspectral imaging system
Fig.1
收稿日期：2012-05-26，修订日期：2012-08-08
基金项目：科技部农业科技成果转化资金项目(2011GB2C500008)，国家（863计划)课题项目（2012AA101906)和江西省研究生创新专项资
金项目(YC2011-S077)资助
作者简介：刘燕德，女，1967年生，华东交通大学教授万方数据
e-mail; jxliuyd@163. com