高(gao)光譜(pu)成(cheng)像儀與地(di)物(wu)光譜(pu)儀作物科(ke)學應(ying)用(yong)實驗(yan)對比(bi)

      高(gao)光譜(pu)相(xiang)機(ji)是在連(lian)續光(guang)譜(pu)測量的基(ji)礎(chu)上(shang)，同(tong)步進(jin)行可視化成(cheng)像，具有(you)圖(tu)譜(pu)合(he)壹的*優勢(shi)。既可以(yi)觀(guan)測到作物不同(tong)脅迫癥(zheng)狀的空(kong)間特征(zheng)，又可獲取(qu)受脅迫作物的光(guang)譜(pu)信息(xi)，綜合(he)地(di)反(fan)映(ying)作物遭(zao)受脅迫的程(cheng)度(du)。目前高(gao)光譜(pu)成(cheng)像已經(jing)成(cheng)為(wei)國(guo)內外(wai)研究(jiu)的熱(re)點(dian)，學(xue)者們利(li)用(yong)高(gao)光譜(pu)成(cheng)像技術(shu)定量化地(di)提取(qu)作物所遭(zao)受的各(ge)種(zhong)脅迫特征(zheng),利(li)用(yong)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)的圖(tu)像對葉(ye)片(pian)的物(wu)理(li)性狀(zhuang)、表型(xing)特征(zheng)進行分(fen)析(xi)，從(cong)而進(jin)行多維(wei)度(du)作物生(sheng)理生(sheng)態(tai)及內部機(ji)理(li)探測研究(jiu)。

      傳統(tong)的地(di)物(wu)光譜(pu)儀僅能(neng)采集(ji)單(dan)壹(yi)的光(guang)譜(pu)數(shu)據(ju)，其(qi)點測量（Spot measurement）數據采集(ji)方(fang)式造(zao)成(cheng)測量效率低、誤(wu)差大(da)（比如(ru)幾乎(hu)沒(mei)法精(jing)準(zhun)病斑(ban)測量）等缺(que)點(dian)，且(qie)數據(ju)分(fen)析(xi)非(fei)常(chang)耗(hao)時(shi)。IQ智能高(gao)光譜(pu)相(xiang)機(ji)具(ju)備智能化、高(gao)通(tong)量面(mian)測量、在線實(shi)時分(fen)析(xi)等特點，壹舉(ju)解決了高(gao)通(tong)量+光(guang)譜(pu)測量+成(cheng)像分(fen)析(xi)問(wen)題，革新了作物表(biao)型(xing)研究(jiu)、性狀(zhuang)分(fen)析(xi)、病蟲(chong)害監(jian)測研究(jiu)的技術(shu)手段(duan)。

      近日，我公司(si)使用(yong)IQ便攜式智能(neng)高(gao)光譜(pu)相(xiang)機(ji)與ASD便攜式地(di)物(wu)光譜(pu)儀同(tong)時(shi)進(jin)行野外(wai)作物實(shi)地(di)光(guang)譜(pu)數(shu)據(ju)采集(ji)及對比(bi)實驗(yan)。

      本實(shi)驗(yan)使用(yong)以上(shang)兩種(zhong)儀器同(tong)時(shi)對試(shi)驗(yan)田中(zhong)的小麥(mai)進(jin)行數據(ju)采集(ji)，分(fen)別(bie)獲取(qu)了同(tong)壹(yi)區(qu)域的高(gao)光譜(pu)數(shu)據(ju)和圖像信息(xi)。IQ采取內置推掃(sao)CCD成(cheng)像技術(shu)，體(ti)積小、重(zhong)量(liang)輕、能耗低，可更充(chong)分(fen)的測量每個(ge)地(di)面(mian)分(fen)辨(bian)單(dan)元(yuan)的能(neng)量(liang)，增加相對信噪(zao)比(bi)。ASD便攜式地(di)物(wu)光譜(pu)儀單次(ci)采集(ji)數(shu)據(ju)為(wei)視場內所有(you)地(di)物(wu)的平(ping)均(jun)光譜(pu)數(shu)據(ju)，僅得(de)到(dao)壹條光譜(pu)曲(qu)線(xian)；IQ獲取(qu)的高(gao)光譜(pu)圖(tu)像每個(ge)像素(su)點都(dou)有(you)其(qi)*的光(guang)譜(pu)曲(qu)線(xian)，對地(di)物(wu)的研(yan)究(jiu)提供(gong)更精(jing)確(que)度(du)全(quan)面的信息(xi)。

圖(tu)1  ASD高(gao)光譜(pu)數(shu)據(ju)結果（左(zuo)圖）、IQ高(gao)光譜(pu)成(cheng)像數據(ju)結(jie)果（右(you)圖）

      IQ相機(ji)自帶(dai)數據(ju)分(fen)析(xi)及建模(mo)軟(ruan)件，可進(jin)行快(kuai)速(su)結(jie)果(guo)分(fen)析(xi)、自定義(yi)App操(cao)作，在壹(yi)些惡劣(lie)環境(jing)下(xia)還(hai)可遠(yuan)程(cheng)控制(zhi)IQ相機(ji)進(jin)行數據(ju)采集(ji)；數(shu)據(ju)集(ji)可直接(jie)導入ENVI等通(tong)用(yong)光譜(pu)分(fen)析(xi)專(zhuan)業(ye)軟件，進行進壹(yi)步的分(fen)析(xi)。

      試(shi)驗(yan)田中(zhong)有(you)壹(yi)區(qu)域的小麥(mai)患白粉病較嚴(yan)重(zhong)，健(jian)康(kang)小麥(mai)（橙(cheng)色(se)曲(qu)線）和患病小麥(mai)（綠色(se)曲(qu)線）在400-1000nm範(fan)圍有(you)明(ming)顯的反(fan)射(she)差異(yi)，如(ru)下(xia)圖所示(shi)。

圖2 健康小麥(mai)和(he)患白粉病小麥(mai)的光(guang)譜(pu)差異(yi)圖(tu)

     基於(yu)IQ高(gao)光譜(pu)成(cheng)像數據(ju)，我(wo)們現(xian)場即(ji)快(kuai)速(su)進(jin)行了建模(mo)分(fen)析(xi)，當(dang)即(ji)完(wan)成(cheng)該(gai)區(qu)域白粉病小麥(mai)的光(guang)譜(pu)模(mo)型(xing)創建。然後(hou)在創(chuang)建的模(mo)型(xing)上對其(qi)他患病區(qu)域進(jin)行驗(yan)證，通(tong)過對比(bi)，自動(dong)檢測到的小麥(mai)白粉病位置與實(shi)際位置匹(pi)配度(du)較高(gao)，*野外(wai)快(kuai)速(su)篩(shai)查植物病的需求(qiu)。

圖3 基於自定義(yi)APP快(kuai)速(su)識(shi)別(bie)小麥(mai)患白粉病區(qu)域

      IQ作為壹(yi)款智(zhi)能(neng)、便攜的手持(chi)式科研(yan)高(gao)光譜(pu)儀，集(ji)高(gao)光譜(pu)數(shu)據(ju)采集(ji)、分(fen)析(xi)處(chu)理(li)、結(jie)果可視化等功(gong)能(neng)特點於壹(yi)體(ti)。相比地(di)物(wu)光譜(pu)儀獲取(qu)的目標(biao)高(gao)光譜(pu)信息(xi)更精(jing)確(que)全面，同(tong)時(shi)又能(neng)獲取(qu)目標(biao)的空(kong)間特征(zheng)信息(xi)，圖(tu)譜(pu)合(he)壹，為(wei)數據處理(li)和分(fen)析(xi)提供(gong)更詳細的信息(xi)。此(ci)外(wai)，IQ還(hai)可通(tong)過無(wu)線WIFI進(jin)行遠程(cheng)控制(zhi)，從(cong)而實(shi)現(xian)無(wu)需人(ren)工值守(shou)的智(zhi)能(neng)化操(cao)控作業(ye)。在作物表(biao)型(xing)研究(jiu)、病蟲(chong)害檢測、抗(kang)性篩(shai)選(xuan)和(he)物種(zhong)快(kuai)速(su)識(shi)別(bie)等研(yan)究(jiu)應(ying)用(yong)中具(ju)有(you)不可比(bi)擬(ni)的優勢(shi)。

      除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，在精準(zhun)農(nong)業(ye)、遺傳育種(zhong)、食品(pin)檢測、藝(yi)術品(pin)鑒(jian)定、考古(gu)文博(bo)應用(yong)、醫學(xue)檢測、動(dong)物(wu)行為研(yan)究(jiu)等領域，IQ智(zhi)能(neng)高(gao)光譜(pu)相(xiang)機(ji)也(ye)有(you)著廣泛(fan)的應(ying)用(yong)前景。

      易科泰(tai)生(sheng)態(tai)技術(shu)公(gong)司(si)全面提供(gong)作物科(ke)學研(yan)究(jiu)高(gao)光譜(pu)成(cheng)像技術(shu)創(chuang)新應用(yong)方(fang)案及葉(ye)綠素(su)熒光(guang)技術(shu)方(fang)案，EcoLab實驗(yan)室(shi)提供(gong)合(he)作實驗(yan)和作物表(biao)型(xing)檢測技術(shu)服務。