高光譜成像技術(shù)是一種將傳統(tǒng)圖像與光譜圖像融合的綜合性技術(shù)，既可以獲取研究對(duì)象的空間信息，又可以采集到光譜信息，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用充分利用了高光譜圖譜合一的優(yōu)點(diǎn)，能夠精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)及營(yíng)養(yǎng)狀況，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)。本文介紹了高光譜成像技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的具體應(yīng)用，感興趣的朋友可以了解一下！

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)檢測(cè)技術(shù)概況：

農(nóng)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的三大產(chǎn)業(yè)之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中最根本的物質(zhì)需求基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)是人類生產(chǎn)與生活的衣食之源、生存之本。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)全局，保證農(nóng)作物的安全性、食用性和可靠性，直接關(guān)系到消費(fèi)者的飲食安全和健康。由于生產(chǎn)技術(shù)粗糙，為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，過量使用農(nóng)藥和化肥等化學(xué)物品的現(xiàn)象在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中仍普遍存在，使得農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量無法從源頭上得到保證。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要基于化學(xué)檢測(cè)和物理檢測(cè)，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、人力、物力和財(cái)力，因此，急需發(fā)展建立快捷、無損、高效的檢測(cè)或監(jiān)控技術(shù)。

高光譜成像技術(shù)能夠同時(shí)體現(xiàn)一維表征像元光譜信息和目標(biāo)二維空間景象的物理屬性，并且具有較高的分辨率和圖譜合一的屬性，目前，已經(jīng)有許多研究致力于將該技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，服務(wù)“三農(nóng)”發(fā)展。

高光譜成像技術(shù)的系統(tǒng)組成部分：

高光譜成像技術(shù)的系統(tǒng)由硬件平臺(tái)和軟件處理兩部分組成，其由高光譜機(jī)（CCD攝像機(jī)），采樣、漫射光源，電動(dòng)盤，傳送帶和連接板和連接塊主要這個(gè)部分組成。

高光譜成像儀收集圖像信息包括物理和化學(xué)成分。圖像被漫射光源散射并投射到探測(cè)器陣列上。圖像的光譜長(zhǎng)度包括可見光和近紅外光。然后在PC上校正，尺寸減小，建模和確定由高光譜成像器收集的圖像。

高光譜成像技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的具體應(yīng)用：

高光譜成像技術(shù)是一種將傳統(tǒng)圖像與光譜圖像融合的綜合性技術(shù)，既可以獲取研究對(duì)象的空間信息，又可以采集到光譜信息，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用充分利用了高光譜圖譜合一的優(yōu)點(diǎn)，能夠精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)及營(yíng)養(yǎng)狀況，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)。其在農(nóng)業(yè)中的具體應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)分析與施肥效果評(píng)估

為了準(zhǔn)確區(qū)分和分析番茄氮、磷、鉀的營(yíng)養(yǎng)水平，研究人員通過逐步回歸、偏最小二乘回歸和主成分回歸，并建立了相關(guān)的模型比例圖進(jìn)行分析，在結(jié)果上得出，高光譜成像技術(shù)在其營(yíng)養(yǎng)成分含量上的測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)精度高、效率快。兩者的研究表明，高光譜成像技術(shù)在技術(shù)特征上具備有成效高、無損檢測(cè)，并在測(cè)量上可以實(shí)現(xiàn)精度測(cè)量，這對(duì)于農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)成分分析和合理施肥有著重要的指導(dǎo)參考。

2.農(nóng)畜產(chǎn)品質(zhì)量和安全檢測(cè)

在實(shí)際應(yīng)用中，高光譜成像技術(shù)的應(yīng)用主要采用非接觸檢測(cè)模式，以避免成像過程中的交叉污染，允許快速、自動(dòng)化的輸送系統(tǒng)，便于多個(gè)樣本的分析。研究人員采用偏最小二乘法、最小二乘支持向量機(jī)和極值學(xué)習(xí)等方法提取多個(gè)方譜區(qū)域和樣本掩模圖像的平均譜，平滑平均譜，利用機(jī)器和誤差反向傳播網(wǎng)絡(luò)模型，分析了光譜提取區(qū)域?qū)ΛJ猴桃果實(shí)檢測(cè)精度的影響。結(jié)果表明，偏最小二乘法可以較好地保證獼猴桃糖檢測(cè)的準(zhǔn)確性。綜上所述，高光譜成像技術(shù)在肉品質(zhì)量和安全性檢測(cè)方面具有快速、無損、高效的優(yōu)點(diǎn)。

3.農(nóng)作物生長(zhǎng)檢測(cè)和產(chǎn)量估計(jì)

作物的光譜特征主要來源于葉片葉綠素、類胡蘿卜素、水等化學(xué)成分的反射，是作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。農(nóng)作物的產(chǎn)量受人為因素、水資源、土壤因素和氣候因素的影響，用傳統(tǒng)的方法估算作物產(chǎn)量是非常繁瑣和有限的。利用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行作物估產(chǎn)具有客觀和精確的優(yōu)點(diǎn)。利用衛(wèi)星上的高光譜圖像掃描儀獲取植物光譜數(shù)據(jù)，可以獲得植被指數(shù)、葉面積指數(shù)和葉綠素含量，結(jié)合作物本身的生理特性，可以預(yù)測(cè)作物的產(chǎn)量。

綜上所述，高光譜成像技術(shù)融合了傳統(tǒng)的成像和光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以同時(shí)獲取被檢測(cè)物體的空間信息和光譜信息，作為一種簡(jiǎn)便、快捷、光學(xué)無損檢測(cè)的新技術(shù)，已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中受到廣泛關(guān)注，并得到應(yīng)用。