Détection et validation de la fluorescence de la chlorophylle végétale par lidar Scheimpflug

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 les études physiologiques, mais les méthodes traditionnelles présentent des limitations telles que la nécessité d'une mesure à courte distance, une faible efficacité, et la difficulté d'obtenir simultanément les caractéristiques structurelles tridimensionnelles des plantes. Pour résoudre ce problème, un nouveau système lidar basé sur le principe de Scheimpflug (SLiDAR) a été développé, visant à réaliser une mesure sans contact, à haute précision, des signaux de fluorescence de chlorophylle des plantes ainsi qu'à acquérir simultanément des informations sur la structure 3D. Le système utilise un laser à onde continue (450 nm) et une architecture de capteur CMOS inclinée, traitant la normalisation des signaux fluorescents du canal rouge et des signaux de diffusion élastique du canal bleu afin d'éliminer les interférences environnementales et d'améliorer le rapport signal sur bruit. Les expériences comparant les données de mesure du système SLiDAR avec celles d'un chlorophyllomètre portatif (SPAD-502PLUS) pour plusieurs types de feuilles ont montré une corrélation linéaire très forte (R²>0,98), validant la fiabilité du système avec une résolution spatiale au millimètre sur une distance de 5 à 10 m et pour l'inversion de la chlorophylle. L'étude démontre que le système SLiDAR combine une haute sensibilité spectrale et une résolution spatiale, permettant indirectement une surveillance efficace et non destructive de la teneur en chlorophylle grâce à la capture du signal de fluorescence de la chlorophylle, fournissant une méthode technique innovante pour la surveillance de l'état physiologique des plantes et possédant un fort potentiel d'application future en télédétection agricole via l'excitation multi-longueurs d'onde et l'optimisation des algorithmes.

关键词

lidar Scheimpflug; imagerie fluorescente; nuage de points 3D; fluorescence de la chlorophylle

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