基于连续小波变换和光谱分析的马铃薯叶片叶绿素荧光参数检测( Detection of chlorophyll fluorescence parameters of potato leaves based on continuous wavelet transform and spectral analysis )

R Zhao L An D Song M Li H Sun

马铃薯作物块茎发育和养分运输与冠层光合作用动态密切相关。光系统Ⅱ的叶绿素荧光参数，特别是初级光化学最大量子产率（Fv/Fm）是植物光合作用的内在指标。利用光谱法快速检测马铃薯叶片Fv/Fm,代替传统的脉冲调幅技术,可以更好地指示马铃薯的发育动态,指导田间管理。相应地，本研究旨在从高光谱反射率中提取荧光信号来检测FV/FM。应用高光谱成像系统和闭式叶绿素荧光成像系统采集了176个样品的光谱数据和Fv/Fm值。利用连续小波变换(CWT)对光谱数据进行分解，得到小波系数（WFs）。比较了高斯二阶导数(gaus2)、双正交3.3(BIOR3.3)和反向双正交3.3(RBIO3.3)三种母小波函数,并对BIOR3.3进行了比较,BIOR3.3与Fv/Fm的相关性最好。采用蒙特卡罗无信息变量剔除（MC-UVE）算法和随机蛙跳(RF)算法对FV/FM的敏感WF进行了筛选。然后用偏最小二乘(PLS)回归建立检测模型，分别标记为Bior3.3-MC-UVE-PLS和Bior3.3-RF-PLS。Bior3.3-MC-UVE-PLS和Bior3.3-RF-PLS预测集的决定系数分别为0.8071和0.8218，预测集的均方根误差分别为0.0181和0.0174。Bior3.3-RF-PLS的检测性能最好,相应的WFs主要分布在受荧光发射（650-800 nm）、叶绿素吸收和反射影响的波段。总之，本研究显示了连续小波变换在荧光信号提取方面的潜力，并可为叶绿素荧光参数的快速检测提供指导。

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