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不同成熟度烟叶高光谱特征分析

烟叶田间成熟度是指烟叶的生长发育达到的成熟状态满足后续加工环节对原料要求的程度,适宜的田间成熟度是保证烤后烟叶品质的前提。目前,生产中通常采用基于鲜烟叶外观特征的人工判别方法判断烟叶田间成熟度,但该方法难以量化且受主观因素影响,易导致采收时烟叶成熟度控制不当,严重影响了烟叶品质。

且受主观因素影响,易导致采收时烟叶成熟度控制不当,严重影响了烟叶品质。

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01//不同成熟度下部烟叶的高光谱反射率

对于如何判断田间烟叶成熟度,国内科研工作者建立了一些相对客观的方法来判断田间烟叶的成熟度。烤烟在成熟过程中,烟叶的颜色、组织结构、叶脉等叶片特征会发生有规律的变化,而这些在烟叶的反射光谱上会得到反映

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由下图可知,烟叶的光谱反射率呈现典型的植物光谱特征:即在400500600700 nm之间,蓝、红光波段的光辐射被叶片中的叶绿素全部吸收进行光合作用而形成两个低反射区,分别在蓝紫光部分(430—450 nm)和红光部分(660690 nm)。叶片从500 nm开始,反射率逐渐变大,在550 nm处形成一个小的反射峰,反射率不高于20%,这是烟叶呈绿色的原因。然后在700 nm左右反射率突然上升,进入近红外区域后曲线平缓起来,形成高反射平台区,反射率可达30%左右。反射率从红光部分的低反射区的低点变化到近红外比较高的过渡地区(680—700 nm)红边区”¨引。从不同成熟度烟叶的反射率来看,随着成熟度的提高,在可见光范围内(480—680 nm)的反射率逐渐升高。通过光谱曲线,可以看出500660 nm对于不同成熟度的烟叶有较好的区分效应。在近红外区域,随着成熟度的提高,烟叶的反射率大体呈现减小的趋势。

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不同成熟度烟叶的反射率

02//不同成熟度烟叶的参数变化

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不同成熟度烟叶的红边面积和蓝边面积

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不同成熟度下部烟叶的植物变量

随着成熟度的提高,红边幅值不断增大(T5>T4>1312>T1),红边位置不断前移(T1701 nmT2698 nmT3698 nmT4694 nmT5692 nm),能较好地区分各成熟度。即红边位置超过695nm时烟叶属于欠熟或未熟状态

03//总结

随着成熟度的提高,在可见光范围内(480680 nm)的反射率逐渐升高,高光谱信息可敏锐、准确地反映烟叶田间成熟度的特征性差异,尤其在500660 nm范围内反射率对于不同成熟度的烟叶有较好的区分效应。在近红外区域,随着成熟度的提高,烟叶的反射率大体呈现减小的趋势,红边幅值不断增大,红边位置不断前移。烟叶的红边面积的变化趋势为:先增大后减小。因此通过高光谱信息分析烟叶成熟度从而提高烤后烟叶品质是可行的办法

 

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