Optimizing Vertical Farming with Hyperspectral Imaging

Pertanian vertikal semakin populer dalam beberapa tahun terakhir karena semakin banyak orang yang mencari alternatif berkelanjutan dibandingkan praktik pertanian tradisional . Pertanian vertikal berbeda dengan pertanian tradisional karena pertanian ini menanam tanaman secara padat dalam lapisan yang ditumpuk secara vertikal, menggunakan iklim buatan yang dapat dikontrol dengan tepat. Artinya pertanian vertikal dapat menghasilkan hasil yang tinggi bahkan di ruangan kecil seperti gudang dan laboratorium. Namun, biaya persiapan dan operasional relatif tinggi, dan untuk mencapai efisiensi, kondisi pertumbuhan tanaman harus selalu berada pada kondisi terbaiknya. Di sinilah teknologi seperti pencitraan hiperspektral (HSI) memainkan peran penting.

Pencitraan Hiperspektral

HSI adalah teknologi baru yang semakin banyak digunakan dalam banyak penelitian dan aplikasi industri, khususnya di bidang pertanian dan vegetasi. HSI menganalisis spektrum cahaya yang luas melalui kombinasi teknik spektroskopi dan pencitraan digital untuk memperoleh informasi spektral dan spasial suatu objek yang dapat digunakan untuk mengoptimalkan produksi tanaman. Ia menawarkan metode non-destruktif untuk memantau dan mengukur berbagai parameter fisik, kimia, dan biologi pada tanaman yang memerlukan analisis kimia yang merusak dan lambat. Penggunaan HSI untuk mengukur sifat-sifat tanaman telah didokumentasikan dengan baik dalam banyak penelitian. Telah banyak digunakan untuk mendeteksi cekaman biotik dan abiotik pada tanaman serta komponen fungsional seperti klorofil, karotenoid, antosianin, dll. HSI juga digunakan untuk memprediksi keberadaan unsur hara makro seperti distribusi spasial nitrogen total pada tanaman lada (Yu et al. , 2014), kandungan fosfor pada seledri, bit gula, dan stroberi (Siedliska et al., 2021), kandungan kalium pada bit gula dan seledri (Baranowski et al., 2022), dll.

Tiga panjang gelombang spektral yang umum digunakan dalam fenotipe tanaman adalah cahaya tampak (VIS) antara 400 nm hingga 700 nm, inframerah dekat (NIR) antara 700 nm hingga 1.000 nm, dan inframerah gelombang pendek (SWIR) dari 1.000 nm hingga 1.000 nm. 2.500nm. Pigmen fotosintesis seperti klorofil menyerap cahaya dengan kuat pada rentang panjang gelombang VIS, terutama di wilayah biru dan merah. Penyerapan cahaya di wilayah hijau dalam panjang gelombang VIS lebih sedikit, sehingga banyak cahaya yang dipantulkan, sehingga tanaman terlihat hijau. Klorofil menyerap cahaya secara efisien hingga wilayah NIR, tempat sebagian besar cahaya dipantulkan. Perubahan reflektansi yang tiba-tiba dapat diamati dalam wilayah tertentu antara VIS dan NIR (kira-kira 680 nm hingga 730 nm), yang dikenal sebagai tepi merah, dan umumnya digunakan dalam deteksi stres tanaman. Misalnya, pergeseran kemiringan tepi merah ke arah panjang gelombang yang lebih pendek akan menunjukkan rendahnya konsentrasi klorofil dan meningkatnya tingkat stres pada tanaman. Kadar air pada tumbuhan umumnya dianalisis menggunakan rentang panjang gelombang NIR dan SWIR, dimana keduanya menunjukkan refleksi NIR yang kuat namun adsorpsi yang kuat pada SWIR. Hingga saat ini, terdapat banyak indeks vegetasi (VI) yang dikembangkan dari berbagai penelitian yang menawarkan pendekatan analisis data hiperspektral yang sederhana dan cepat, antara lain NDVI (Normalized Difference VI), mCARI (Modified Chlorophyll Absorpsi Ratio Index), mARI (Modified Anthocyanin Reflectance Index). ), REP (Posisi Tepi Merah), dll.

Kamera Hiperspektral Spesifik untuk Pertanian dan Pertanian Vertikal

Konica Minolta Sensing, bersama perusahaan grup Specim, pionir di bidang HSI, menawarkan beberapa kamera hiperspektral pushbroom (pemindaian garis) resolusi tinggi yang sangat andal dan dapat mendukung berbagai aplikasi pertanian vertikal.

Kamera Hiperspektral Specim IQ

Kamera hiperspektral portabel yang mencakup rentang panjang gelombang VNIR (tampak dan inframerah dekat), kamera hiperspektral Specim IQ mampu memperoleh data hiperspektral dengan cepat dan mudah di semua lingkungan, baik di dalam maupun di luar ruangan. Dengan pengoperasian seperti kamera dan sederhana serta pemindai internal, kamera hiperspektral Specim IQ memungkinkan siapa saja, mulai dari pemula hingga ahli HSI, untuk melakukan HSI dengan mudah. Tonton video ini dan lihat bagaimana kamera hiperspektral Specim IQ digunakan untuk mendeteksi keberadaan antosianin pada tanaman.

Kamera Hiperspektral Seri Specim FX

Kamera hiperspektral seri Specim FX hadir dalam tiga model berbeda: kamera hiperspektral VNIR Specim FX10, kamera hiperspektral NIR Specim FX17, dan kamera hiperspektral MWIR (inframerah panjang gelombang menengah) FX50. Kamera hiperspektral seri Specim FX adalah pilihan ideal untuk berbagai aplikasi industri dan penelitian karena kecepatan dan kinerjanya yang luar biasa. Misalnya, Agricola Moderna, sebuah perusahaan pertanian vertikal, menggunakan kamera hiperspektral Specim FX10 untuk memantau kadar nitrogen, fosfor, dan kalium dalam sayuran hijau dan salad.

Selain kamera hiperspektral, penginderaan Konica Minolta juga menawarkan berbagai pilihan solusi instrumental yang dapat mendukung para peneliti dan produsen pertanian dalam penelitian, produksi, dan pengendalian kualitas mereka. Ini termasuk pengukur cahaya untuk mengukur keluaran sumber cahaya, instrumen pengukuran warna untuk memeriksa kualitas dan kematangan tanaman, dll. Lihat berbagai solusi instrumental kami untuk industri pertanian di sini.

Butuh bantuan untuk menemukan kamera hiperspektral atau solusi yang tepat untuk aplikasi pertanian vertikal Anda? Hubungi kami untuk konsultasi gratis sekarang.