การวัดปริมาณคลอโรฟิลล์ที่แม่นยำด้วยการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม

คลอโรฟิลล์เป็นเม็ดสีสำคัญในพืชที่ช่วยดูดซับพลังงานจากแสงที่ใช้ในการสังเคราะห์แสง พืชที่มีสุขภาพดีโดยทั่วไปจะมีปริมาณคลอโรฟิลล์สูงกว่า และปริมาณมีแนวโน้มที่จะลดลงในช่วงที่ใบแก่หรือเมื่อพืชอยู่ภายใต้ความเครียด– ดังนั้นจึงมักใช้ในการตรวจจับและศึกษาสุขภาพและการเจริญเติบโตของพืช เช่น ความเครียด ภาวะโภชนาการ เป็นต้น นอกจากนี้ คลอโรฟิลล์ยังสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ไนโตรเจนทางอ้อม ซึ่งเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ใช้กันทั่วไปในการจัดการเกษตรกรรมเพื่อให้ได้ผลผลิตที่เหมาะสม

วิธีการวัดปริมาณคลอโรฟิลล์แบบดั้งเดิมคือการใช้วิธีเคมีเปียกในห้องปฏิบัติการ โดยเกี่ยวข้องกับการเก็บเกี่ยวใบจากพืชและสกัดคลอโรฟิลล์โดยใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ หลังจากนั้นจะใช้โครมาโตกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูงเพื่อกำหนดปริมาณคลอโรฟิลล์ วิธีนี้มีค่าใช้จ่ายสูง และใช้เวลานาน และเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการสกัดที่น่าไม่ง่ายและทำลายใบ ในทางตรงกันข้าม,การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม (HSI)เทคโนโลยีให้การตรวจวัดคลอโรฟิลล์แบบไม่ทำลาย รวดเร็ว และเป็นกลาง

HSI เป็นการผสมผสานระหว่างการวัดสเปกตรัมและการถ่ายภาพดิจิทัล ด้วย HSI โครงสร้างทางกายภาพของพืช เช่น ใบและลำต้น สามารถได้รับจากความสามารถในการถ่ายภาพดิจิทัลและข้อมูลทางสรีรวิทยาหรือชีวเคมีจากการวัดสเปกตรัมโดยอิงจากการตรวจสอบแถบสเปกตรัมความแคบและต่อเนื่องจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง กล้อง HSI มีหลายประเภท เช่นสแกนเส้น การสแกนแบบจุด สแนปช็อต ฯลฯ ในการวิจัยและการประยุกต์ใช้พืชพรรณและการเกษตรหลายชนิด กล้องสแกนแบบเส้นเป็นที่ต้องการเนื่องจากความเร็วและข้อมูลคุณภาพสูง

HSI ถูกนำมาใช้มากขึ้นในหลาย ๆงานวิจัยและการใช้งานโดยเฉพาะในด้านพืชพรรณและเกษตรกรรม ตัวอย่างเช่น การใช้กล้อง HSI ที่มองเห็นได้และอินฟราเรดใกล้ (VNIR) เพื่อประเมินการกระจายตัวของคลอโรฟิลล์และ SPAD ในใบพริกไทยในช่วงที่ใบแก่ หรือใช้ HSI ร่วมกับเคมีบำบัดในการวัดปริมาณคลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ และเพื่อสร้างแผนที่การกระจายของเม็ดสีในใบแตงกวาที่มีการติดเชื้อจุดใบเชิงมุม (ALS)

การดูดกลืนแสงโดยคลอโรฟิลล์เกิดขึ้นในระยะที่มองเห็นได้ระหว่าง 400 ถึง 700 นาโนเมตรของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า โดยเฉพาะในช่วงความยาวคลื่นสีแดง (600–700 นาโนเมตร) และสีน้ำเงิน (400–500 นาโนเมตร) คลอโรฟิลล์ดูดซับแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากจนถึงจุดหนึ่งระหว่างบริเวณที่มองเห็นได้กับบริเวณอินฟราเรดใกล้ (680-730 นาโนเมตร) ซึ่งเรียกว่าขอบสีแดง โดยทั่วไป ข้อมูลจากความยาวคลื่นบริเวณสีน้ำเงินจะไม่ใช้ในการประมาณค่าคลอโรฟิลล์ เนื่องจากข้อมูลดังกล่าวซ้อนทับกับการดูดกลืนแสงของเม็ดสีแคโรทีน การสะท้อนที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของความยาวคลื่นสีแดงสามารถบ่งบอกถึงปริมาณคลอโรฟิลล์ที่ลดลง

โดยทั่วไปการวัด HSI ของคลอโรฟิลล์ในห้องปฏิบัติการจะดำเนินการภายในห้องมืด (ห้องโดยสาร) เพื่อให้ได้รับแสงสว่างและสภาวะการวัดที่คงที่ กล้อง HSI อยู่ในตำแหน่งในทิศทางตกต่ำสุด เหนือกระถางต้นไม้ โดยทั่วไปจะใช้แผงหรือแผ่นกระเบื้องสีขาวเป็นข้อมูลอ้างอิงการสะท้อนแสง เครื่องสแกนเส้นแบบใช้มอเตอร์สำหรับกล้อง HSI หรือสายพานลำเลียงสำหรับต้นไม้ในกระถางนั้นใช้เพื่อสร้างการเคลื่อนไหวและถ่ายภาพตัวอย่างทั้งหมด ระบบไฟส่องสว่าง (โดยทั่วไปคือหลอดฮาโลเจน) อยู่ในตำแหน่งที่มุม 45° เพื่อให้แสงสว่างในขอบเขตการมองเห็นของกล้อง

Specim IQเป็นกล้อง HSI แบบสแกนเส้นแบบพกพาพร้อมหน้าจอสัมผัสและอินเทอร์เฟซผู้ใช้แบบกราฟิกที่เรียบง่าย มันทำงานคล้ายกับกล้องดิจิตอลและต้องการการป้อนข้อมูลจากผู้ใช้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น มาพร้อมกับความสามารถในการสแกนภายในที่ไม่ต้องใช้กล้องหรือวัตถุที่ถ่ายภาพเคลื่อนไหวระหว่างการวัด IQ เฉพาะสามารถจับข้อมูลไฮเปอร์สเปกตรัมจากช่วง VNIR (400-1000 นาโนเมตร) และแปลงเป็นผลลัพธ์การจำแนกประเภททันทีบนหน้าจอ นอกจากนี้ยังมาพร้อมกับความสามารถในการประมวลผลแบบออนบอร์ดที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถพัฒนาและดาวน์โหลดแอปพลิเคชันของตนผ่านซอฟต์แวร์ Specim IQ Studio

Specim IQ นวนิยายถูกนำมาใช้ในการเกษตรและพืชพรรณต่างๆเพื่อการวิจัยเช่น ปริมาณการติดเชื้อโรคราแป้งในข้าวบาร์เลย์ และการศึกษาการกลายพันธุ์ของ Arabidopsis Thaliana ในสภาวะเครียดและไม่เครียด

Hyperspectral ทำได้ง่ายด้วย Specim IQ 

วิดีโอเพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติม

หากต้องการความช่วยเหลือในการพัฒนาและนำ HSI ไปปฏิบัติในการวิจัยสามารถติดต่อเราเพื่อรับคำปรึกษาฟรีกับผู้เชี่ยวชาญ HSI ของเรา และให้เราช่วยคุณค้นหาโซลูชัน HSI ที่เหมาะกับความต้องการของคุณ