Die präzise Überwachung des Chlorophyllgehalts in Pflanzen ist für die landwirtschaftliche Produktion und physiologische Forschungen von entscheidender Bedeutung, jedoch weisen herkömmliche Methoden wie die Nahbereichsmessung, geringe Effizienz und Schwierigkeiten bei der gleichzeitigen Erfassung der dreidimensionalen Struktureigenschaften von Pflanzen Einschränkungen auf. Zur Lösung dieses Problems wurde ein neues Laser-Radar-System (SLiDAR) entwickelt, das auf dem Scheimpflug-Prinzip basiert und eine nicht-invasive und hochpräzise ferngesteuerte Messung der Chlorophyllfluoreszenzsignale von Pflanzen sowie die gleichzeitige Erfassung von dreidimensionalen Strukturinformationen anstrebt. Dieses System verwendet einen kontinuierlichen Laser (450 nm) und eine geneigte CMOS-Sensorarchitektur, die durch die normierte Verarbeitung des Fluoreszenzsignals im roten Kanal und des elastischen Streusignals im blauen Kanal Umweltstörungen eliminiert und das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert. Experimente verglichen die Messdaten des SLiDAR-Systems mit einem tragbaren Chlorophyllmesser (SPAD-502PLUS) an verschiedenen Blättern, und die Ergebnisse zeigten eine starke lineare Korrelation zwischen beiden Systemen (R²>0.98), die die Zuverlässigkeit des Systems bei einer räumlichen Auflösung im Bereich von Millimetern in 5-10 Metern und bei der Extraktion von Chlorophyll bestätigten. Die Studie zeigt, dass das SLiDAR-System eine hohe spektrale Empfindlichkeit und räumliche Auflösung kombiniert und durch die Erfassung der Fluoreszenzsignale des Chlorophylls effektive und nicht-destruktive Überwachung des Chlorophyllgehalts ermöglicht, wodurch es ein innovatives technisches Mittel zur Überwachung des physiologischen Zustands von Pflanzen darstellt und sein Anwendungspotenzial in der landwirtschaftlichen Fernerkundung in Zukunft durch multispektrale Anregung und algorithmische Optimierung weiter erhöht werden könnte.

Scheimpflug LiDAR;fluorescence imaging;3D point cloud;chlorophyll fluorescence