Detection and validation of plant chlorophyll fluorescence employing Scheimpflug lidar

KAN Ruoran ,  

ZHENG Kexin ,  

YANG Shuqing ,  

MEI Liang ,  

摘要

La surveillance précise de la teneur en chlorophylle des plantes est essentielle pour la production agricole et la recherche physiologique, mais les méthodes traditionnelles ont des limites telles que la mesure de proximité, l'efficacité réduite et la difficulté à obtenir simultanément des caractéristiques structurelles tridimensionnelles des plantes. Pour résoudre ce problème, un nouveau système de radar laser (SLiDAR), basé sur le principe de Scheimpflug, a été développé dans le but de réaliser une mesure à distance non invasive et de haute précision des signaux de fluorescence de la chlorophylle des plantes, ainsi que d'obtenir simultanément des informations tridimensionnelles sur la structure. Ce système utilise un laser continu (450 nm) et une architecture de capteur CMOS incliné, en traitant de manière normalisée le signal de fluorescence dans le canal rouge et le signal de diffusion élastique dans le canal bleu, pour éliminer les interférences environnementales et améliorer le rapport signal/bruit. Des expériences ont comparé les données de mesure du système SLiDAR avec celles d'un chlorophyllomètre portable (SPAD-502PLUS) sur divers types de feuilles, et les résultats ont montré une forte corrélation linéaire entre les deux systèmes (R²>0.98), confirmant la fiabilité du système dans une résolution spatiale de l'ordre de quelques millimètres entre 5 et 10 mètres ainsi que dans l'extraction de la chlorophylle. L'étude montre que le système SLiDAR combine sensibilité spectrale élevée et résolution spatiale, et réalise un contrôle efficace et non destructif de la teneur en chlorophylle grâce à l'obtention des signaux de fluorescence, fournissant ainsi un moyen technique innovant pour surveiller l'état physiologique des plantes, et pourrait à l'avenir augmenter son potentiel d'application dans la télédétection agricole à travers une excitation multi-longueurs d'ondes et une optimisation des algorithmes.

关键词

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

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