Detecting Plant Disease and Stress Using Hyperspectral Imaging | Konica Minolta Color, Light, and Display Measuring Instruments

การตรวจหาโรคของพืชและความเครียดของพืชโดยใช้การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม

Detect-and-Classify-Plant-Disease-and-Stress-Using-Hyperspectral-Imaging

การตรวจหาโรคพืชและความเครียดเป็นกิจกรรมสำคัญของการจัดการพืชผล ความสามารถในการระบุได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ช่วยให้สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงแนวทางการจัดการพืชผลได้ตั้งแต่เนิ่นๆ หรือป้องกันการแพร่กระจายของการติดเชื้อ วิธีการทั่วไปเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบพืชเพื่อดูอาการที่มองเห็นได้ ซึ่งมักจะแสดงที่ระยะกลางหรือปลายของการติดเชื้อ หรือการวิเคราะห์ทางเคมี วิธีการเหล่านี้อาจใช้เวลานานหรือเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการทดสอบ จึงมีจำเป็นต้องมีช่องทางใหม่ในวิจัย โดย การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม (HSI)เนื่องจากเป็นแนวทางที่ไม่ทำลายสรีรวิทยาและข้อมูลเชิงโครงสร้างของพืช ทำให้สามารถระบุโรคและความเครียดได้ก่อนที่จะแสดงอาการ

HSI เป็นเทคนิคที่รวบรวมข้อมูลเชิงพื้นที่และสเปกตรัมของวัตถุในช่วงสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่หลากหลาย ข้อมูลที่เก็บรวบรวมเรียกว่าไฮเปอร์คิวบ์หรือดาต้าคิวบ์มีภาพเชิงพื้นที่ 2 มิติของแถบสเปกตรัม (ความยาวคลื่น) ที่ต่อเนื่องกันและแคบหลายร้อยแถบ จากนั้นข้อมูลสามารถประมวลผลได้โดยใช้ดัชนีพืชพรรณหรือเทคนิคในการตรวจจับและจำแนกโรคพืชและความเครียด เช่นการใช้ HSI เข้ากับ LSSVM (เครื่องเวกเตอร์รองรับกำลังสองน้อยที่สุด) เพื่อจำแนกระหว่างต้นส้มที่มีสุขภาพดีกับต้นที่ติดเชื้อโรคกรีนนิ่งของส้ม หรือใช้HSI ร่วมกับ NDVI (ดัชนีพืชผลความแตกต่างที่ทำให้เป็นมาตรฐาน) และ QDA (การวิเคราะห์จำแนกกำลังสอง) เพื่อแยกแยะสเปกตรัมของต้นข้าวสาลีระหว่างต้นที่มีสุขภาพดีและต้นที่มีสนิมเหลือง

เมื่อเลือกกล้องไฮเปอร์สเปกตรัมให้เหมาะกับการใช้งานของคุณ มีปัจจัยบางประการที่ต้องพิจารณา

ช่วงสเปกตรัม

กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดเฉพาะช่วงย่อยเฉพาะของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แสงที่มองเห็นและแสงอินฟราเรดใกล้ (VNIR) ประมาณช่วงความยาวคลื่น 400 – 1,000 นาโนเมตร อินฟราเรดความยาวคลื่นสั้น (SWIR) ประมาณ 1,000 – 2500 นาโนเมตร ช่วงความยาวคลื่น ฯลฯ การเลือกกล้องไฮเปอร์สเปกตรัมควรขึ้นอยู่กับกล้องเหล่านั้นช่วงสเปกตรัมเพื่อครอบคลุมความยาวคลื่นของการใช้งานที่คุณต้องการ ตัวอย่างเช่น กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมที่มีช่วงสเปกตรัม VNIR จะเหมาะสมในการวัดการเปลี่ยนแปลงของเม็ดสีในใบ (ประมาณช่วง 400–700 นาโนเมตร) แต่หากต้องการบันทึกการเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำ (ประมาณช่วง 1300–2500 นาโนเมตร) กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมที่มีช่วงสเปกตรัม SWIR จะเหมาะสมกว่า

เทคโนโลยี

กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมมีหลายประเภท ซึ่งสามารถแบ่งตามประเภทได้เทคโนโลยีเช่น ไม้กวาดดัน (สแกนเส้น) ฟิลเตอร์แบบปรับได้ ฯลฯ ความแตกต่างที่สำคัญคือวิธีการรวบรวมข้อมูลและข้อกำหนดด้านแสงสว่าง ตัวอย่างเช่น ดันข้อมูลการจับแสงโดยการสแกนเส้นเดียวผ่านตัวอย่าง (รูปที่ 1) และต้องการเพียงเพื่อส่องสว่างเส้นแคบนี้เท่านั้น ข้อมูลการจับฟิลเตอร์ที่ปรับแต่งได้ครั้งละหนึ่งแถบสเปกตรัม (รูปที่ 2) และต้องการแสงสว่างในพื้นที่ที่ใหญ่กว่ามาก ยิ่งพื้นที่ส่องสว่างมีขนาดใหญ่เท่าใด การได้แสงสว่างที่สม่ำเสมอและสม่ำเสมอก็ยิ่งท้าทายมากขึ้นเท่านั้น แหล่งกำเนิดแสงส่วนใหญ่เป็นแหล่งกำเนิดแบบจุด และการสร้างแสงสว่างที่สม่ำเสมอและสม่ำเสมอสำหรับการถ่ายภาพในพื้นที่จะหมายความว่าแหล่งกำเนิดแสงจะต้องอยู่ห่างจากตัวอย่างเป้าหมายมากขึ้น

Pushbroom-Line-Scan-hyperspectral-imaging

รูปที่ 1 – ภาพประกอบของ Push broom (สแกนเส้น)

รูปที่ 2 – ภาพประกอบของตัวกรองที่ปรับได้

Specim ผู้นำระดับโลกในด้านโซลูชั่นเอชเอสไอมีกล้องไฮเปอร์สเปกตรัมแบบกดไม้กวาดให้เลือกมากมายตั้งแต่แบบพกพา Specim IQ จน ถึงระบบ HSI ทางอากาศ ครอบคลุมความยาวคลื่นตั้งแต่อินฟราเรดที่มองเห็นไปจนถึงอินฟราเรดความยาวคลื่นยาว (LWIR) วิดีโอเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของกล้องไฮเปอร์สเปกตรัม Specim

Detect-and-classify-plant-disease-and-stress-with-hyperspectral-imaging-Specim-IQ

หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ HSI หรือไม่? ต้องการความช่วยเหลือในการตั้งค่าระบบ HSI สามารถติดต่อผู้เชี่ยวชาญของเราเพื่อรับคำปรึกษาฟรี