用高光譜成像技術(shù)檢測柑橘紅蜘蛛為害葉片的色素含量.pdf

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1、第3O卷第6期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報Vo1．30No．61242014年3月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMar．2014用高光譜成像技術(shù)檢測柑橘紅蜘蛛為害葉片的色素含量李震，洪添勝，，倪慧娜，一，李楠，王建，一，鄭建寶2，林瀚2(1．南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點實驗室，廣州510642；2．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，廣州5106423．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)公共基礎(chǔ)課實驗教學(xué)中心，廣州510642)摘要：為解決傳統(tǒng)理化法檢測柑橘樹葉片受紅蜘蛛為害后色素含量變化時存在的工作量大、效率低等問題，該文研究應(yīng)用高光譜成像技術(shù)檢測柑橘紅

2、蜘蛛為害葉片色素含量的方法。研究中對比了正常葉片與受害葉片的原始光譜以及原始光譜一階微分曲線的差異，尋找反映葉片色素含量變化的特征波段；分析了特征波段反射率比值與葉片色素問相關(guān)性；采用單變量線性回歸法分析了常用植被指數(shù)預(yù)測葉片色素含量的效果；采用逐步回歸分析法建立了葉片色素含量預(yù)測模型，并對模型預(yù)測效果進(jìn)行了，檢驗。結(jié)果表明：常用植被指數(shù)預(yù)測葉片色素含量結(jié)果不理想；選取的667／522、667／647和522／647nln等3個特征波段反射率比值與葉片3種色素含量間具有較高的相關(guān)性；用于建立葉片色素含量預(yù)測模型的最佳特征波段反射率比值為667／522和667／647nn'l，所建立的模型可較好

3、地預(yù)測健康及受害葉片的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量。關(guān)鍵詞：光譜檢測；預(yù)測；模型；葉綠素；高光譜成像；特征波段；柑橘；紅蜘蛛doi：10．3969~．issn．10026819．2014．06．015中圖分類號：$229文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：10026819(2014)一06—0124—07李震，洪添勝，倪慧娜，等．用高光譜成像技術(shù)檢測柑橘紅蜘蛛為害葉片的色素含量[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(6)：124—130．LiZhen，HongTiansheng，NiHuina，eta1．Pigmentcontentmeasurementforcitrusredmiteinfected

4、leafusinghyper-spectralimagingtechnology[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(6)：l24—130．(inChinesewithEnglishabstract)部分區(qū)域的色素含量發(fā)生改變，其他區(qū)域仍保持正0引言常水平。光譜技術(shù)的測量結(jié)果包含了葉片中色素含柑橘樹紅蜘蛛分布廣、繁殖快、寄主植物廣泛，量正常和改變區(qū)域的光譜反射值，影響分析和建模大量發(fā)生時可導(dǎo)致樹葉變色脫落及果實畸形早落，的準(zhǔn)確性。高光譜成像技術(shù)可以獲

5、得目標(biāo)的影像信造成果樹減產(chǎn)L1J。傳統(tǒng)的檢測方法需人工觀察氣候條息和光譜信息，與單純的光譜分析相比可更加直觀件或葉片變化，對觀察人員的專業(yè)知識要求較高【2弓J。和準(zhǔn)確地分析目標(biāo)中特定區(qū)域的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及化學(xué)組受柑橘樹紅蜘蛛為害的葉片出現(xiàn)初期為淡綠色、后成，已在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測等方面得到廣泛應(yīng)用J。期為灰白色的斑點，失去光澤L4J，葉片葉綠素及類在農(nóng)作物和森林病蟲害檢測方面，邢東興等¨基于胡蘿卜素含量均有不同程度下降【oJ，通過該差異可光譜反射技術(shù)對紅富士蘋果樹的黃葉病害進(jìn)行檢確定葉片受紅蜘蛛為害情況。目前采用的理化檢測測，建立了蘋果樹黃葉病害級別測評模型，準(zhǔn)確度方法【7J需將采摘的葉片搗碎并浸泡較長

6、時間后實達(dá)98％。Aleixox等UJ利用RGB和750nlTl的高光現(xiàn)檢測，周期長、工作量大、效率低。譜圖像進(jìn)行柑橘的探傷和分級，鑒別率分別為93％采用高光譜技術(shù)檢測植物葉片的色素含量己和94％。李江波等【2lJ對高光譜圖像運用主成分分析被證明是可行的【9。?。柑橘樹葉片受紅蜘蛛為害后，算法提取特征波段，對柑橘潰瘍病病情進(jìn)行分類識別，正確識別率達(dá)95．4％。吳達(dá)科等．2l對番茄和黃收稿日期：2013-08．26修訂日期：2014．02—15瓜感染斑潛蠅蟲害的葉片光譜信息進(jìn)行了初步研基金項目：國家自然科學(xué)基金(31101077)：廣東省科技計劃究，根據(jù)斑潛蠅啃噬后的葉肉組織反射形成反射峰(20

7、11B020308009)：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金(CARS一27)作者簡介：李震(1981一)，男，廣東廣州人，博士，副教授，碩士和吸收帶，建立的預(yù)測模型可用于識別該蟲害。胡生導(dǎo)師，主要從事自動控制技術(shù)與裝備研究。廣州華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程永光等[23]基于可見近紅外光譜開展綠茶殺青葉料學(xué)院，510642。Email：lizhen@scan．edu．cn含水率檢測方法研究，建立了基于可見近紅