光譜成像技術(shù)在作物病害檢測中的應(yīng)用進展與趨勢

白雪冰, 余建樹, 傅澤田, 張領(lǐng)先, 李鑫星

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院食品質(zhì)量與安全北京實驗室， 北京 100083

引 言

光譜成像技術(shù)集成了傳統(tǒng)成像技術(shù)和光譜學(xué)方法的優(yōu)勢， 能夠同時獲取目標的空間信息和光譜信息。 根據(jù)光譜分辨率、 波長范圍和連續(xù)性， 光譜成像技術(shù)可分多光譜、 高光譜和超光譜[1]。 對光譜圖像信息的處理主要是將光譜圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)矩陣， 用計算機進行分析， 并代替人腦完成處理和解釋。 光譜成像技術(shù)研發(fā)的初衷是為了增強遙感在氣象、 地質(zhì)和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用[2]。 光譜成像技術(shù)作為一種無損、 直觀、 快速的檢測方法， 在作物病害識別領(lǐng)域的研究成為近六年的研究熱點。

據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計， 因作物病害導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)年均高達10%[3]。 我國每年作物病害爆發(fā)的耕種面積均高于3.5億km2， 造成難以估量的經(jīng)濟損失[4]。 傳統(tǒng)的病害診斷方法主要依靠作物專家的經(jīng)驗， 具有較強的主觀性； 而利用理化實驗檢測作物病害較為客觀準確， 但是檢測環(huán)境局限性強[5]。 光譜成像技術(shù)的特點與作物病害診斷快速、 直觀、 無損等需求的契合， 成為光譜成像技術(shù)在作物病害領(lǐng)域深入研究與廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。

本文簡述了光譜成像技術(shù)的特點和局限性， 重點聚焦在光譜成像技術(shù)在作物病害診斷中的研究進展， 分別從光譜圖像分割、 特征信息提取和作物病害識別三個方面分析了光譜成像技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題。 最后展望了光譜成像技術(shù)在作物病害領(lǐng)域的研究趨勢。……