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精准灌溉是农业的发展趋势,无人机热红外遥感可以快速地诊断作物水分胁迫状况,并具有动态,实时和廉价性等优点。本研究以I1（50%田间持水量）、I2（65%田间持水量）、I3（80%田间持水量）、I4（对照组95%100%田间持水量）4种不同控水的棉花为试验对象,应用无人机热红外传感器获取关键生育期（盛花期、盛铃期、吐絮期）的棉花冠层热红外影像,并计算水分胁迫指数（crop water stress index,CWSI）。同时采集棉花叶片气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、土壤水分（soil water content,SWC）、叶片相对含水率（relative water contents,RWC）和作物表型信息等,研究剔除无人机热红外影像土壤背景的不同算法对作物水分胁迫指数的影响,分析消除土壤背景后的纯冠层温度特征数、基于冠层温度直方图的简化作物水分胁迫指数与作物水分胁迫状况的相关关系,最后,利用作物地面覆盖度和叶面积指数对作物水分胁迫指数标准化处理,并探究标准化作物水分胁迫指数与作物根域土壤水分,叶片相对含水率和干物质等指标的相关关系。得到如下主要结果:（1）揭示了土壤背景对作物水分胁迫指数的精度影响。应用不同算法剔除无人机热红外影像中的土壤背景,对比二值化Otsu算法和Canny边缘检测算法,Canny边缘检测算法可以有效的剔除无人机热红外影像中的土壤像元;不同处理方法获得的作物水分胁迫指数CWSI中,Canny边缘检测算法的CWSI最小,二值化Otsu算法的CWSI较高,包含土壤背景的CWSI最大;采用Canny边缘检测算法剔除土壤背景后的CWSI与棉花叶片气孔导度Gs的决定系数R2达到0.84,Otsu算法的结果次之,包含土壤背景的最差;此外,剔除土壤背景后的纯冠层温度直方图为单峰形状,而未剔除土壤背景的直方图可能存在两种情况:双峰和三峰形状,双峰直方图包括土壤像元和冠层像元,三峰直方图包括阳光直接照射土壤像元、阴影土壤像元和冠层像元。（2）构建了冠层温度特征数诊断作物水分亏缺的关系模型。利用Canny边缘检测算法剔除土壤背景得到纯冠层温度,并且,不同水分胁迫处理的棉花冠层横向和纵向温度具有显著性的差异;棉花冠层温度标准差CTSD和冠层温度变异系数CTCV与Gs、Tr、CWSI的决定系数R2分别为0.884、0.625、0.673和0.853、0.583、0.620,冠层温度标准差CTSD对作物水分胁迫的敏感程度更高,可以作为诊断作物水分胁迫的新指标。（3）建立了基于冠层温度直方图的简化作物水分胁迫指数。消除无人机热红外影像中的土壤背景,绘制棉花冠层温度直方图,计算基于冠层温度直方图的简化作物水分胁迫指数。简化作物水分胁迫指数与棉花根域土壤含水率（015cm、030cm、045cm）存在较高的相关关系;此外,简化作物水分胁迫指数与棉花叶片气孔导度和蒸腾速率具有较高的相关性,其决定系数R2分别为:0.660和0.592。因此,简化作物水分胁迫指数可以较好地表征棉花的水分胁迫状况。（4）构建了标准化作物水分胁迫指数,利用标准化作物水分胁迫指数诊断棉花水分亏缺状况。不同水分胁迫条件下,棉花各指标参数具有显著性的变化,并且随着灌水量的增加,棉花株高、茎粗、叶面积指数LAI和地面植被覆盖度Gc都逐渐增大;应用LAI和Gc标准化处理作物水分胁迫指数CWSI,即CWSI/LAI（CWSIL）和CWSI/Gc（CWSIG）。在棉花盛花期、盛铃期、吐絮期,CWSIL和CWSIG与叶片相对含水率RWC的决定系数R2分别为0.73和0.81、0.62和0.66、0.61和0.56,均高于未标准化作物水分胁迫指数与RWC的决定系数R2;此外,标准化作物水分胁迫指数与土壤含水率SWC的决定系数R2没有显著性的提高。