高光譜相機(jī)是一種利用光譜技術(shù)對目標(biāo)進(jìn)行連續(xù)、多光譜成像的設(shè)備。與普通相機(jī)相比，高光譜相機(jī)具有更高的光譜分辨率和多維度信息獲取能力，能夠更好地識別和區(qū)分不同物質(zhì)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，高光譜相機(jī)被廣泛應(yīng)用于作物生長狀況監(jiān)測、病蟲害預(yù)警等方面，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有力支持。

技術(shù)原理

高光譜相機(jī)通過將目標(biāo)物體反射的光線以不同的波長進(jìn)行成像，從而獲得連續(xù)的光譜信息。在拍攝過程中，高光譜相機(jī)采用多個(gè)窄帶濾波器，以獲取目標(biāo)在不同波長下的反射率曲線。通過對這些曲線進(jìn)行分析，可以確定目標(biāo)物體的類型、生長狀況等特征。此外，高光譜圖像識別技術(shù)還涉及到一系列復(fù)雜的算法和技術(shù)，如特征提取、模式識別等。

產(chǎn)品優(yōu)勢

高光譜相機(jī)在稻米品種檢測方面具有以下優(yōu)勢：

高速檢測：高光譜相機(jī)能夠快速獲取目標(biāo)的多維度信息，并利用先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速檢測，大大縮短了檢測時(shí)間。

準(zhǔn)確性高：由于高光譜相機(jī)可以獲取連續(xù)的光譜信息，因此能夠更準(zhǔn)確地識別和區(qū)分不同的稻米品種，有效避免了誤判和漏判。

應(yīng)用廣泛：高光譜相機(jī)不僅適用于稻米品種檢測，還可應(yīng)用于其他農(nóng)作物品種的鑒定和分類，具有廣泛的應(yīng)用前景。

稻米的高光譜圖像

運(yùn)用高光譜圖像法獲得3種稻米可見光波段(400~720nm)的特征光譜圖像，通過提取圖像的特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對稻米品種分類鑒別，為稻米的快速分類鑒別提供了一種新方法。

樣品(400~720nm)光譜圖

相對反射率的計(jì)算

校正后的高光譜圖像相對反射率(R)的計(jì)算公式如下：

用ENVI軟件提取不同波段的高光譜圖像DN值(DN值為遙感影像像元亮度值)，對于每個(gè)高光譜圖像按2×5(即2行5列)的順序取10粒稻米中心的DN值，以10次的截尾平均數(shù)(去掉一個(gè)最高值和最低值求取平均數(shù))作為每個(gè)高光譜圖像的DN值，代入式(1)中得到樣本各個(gè)部分不同波段高光譜圖像的相對反射率(R)，求其平均值，表示此波段下樣本的相對反射率(R)。繪制3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的400~720nm的相對反射率(R)曲線，如下圖所示。

相對反射率曲線

結(jié)合3次實(shí)驗(yàn)的圖像可以看出，通過在不同波段下探測反映出不同的反射率，3種樣品曲線總體趨勢相同，但不同品種之間的相對反射率有所差異，本實(shí)驗(yàn)中3種樣品的相對反射率從圖中明顯可以看出樣品3>樣品2>樣品1，3種樣品均會在480~550nm產(chǎn)生一個(gè)較為明顯的特征峰，且在這個(gè)波段內(nèi)，樣品的相對反射率差異最為明顯。

結(jié)論

對不同波段的高光譜圖像進(jìn)行分析，分別得到了3條互有差異的相對反射率曲線，基于相對反射率曲線，在可見光波段實(shí)現(xiàn)了水稻品種的區(qū)分。反射率大小的差異可能與不同來源和生長條件(溫度、降雨量和光照時(shí)間)的水稻的水分和蛋白質(zhì)含量及其他成分的不同有關(guān)。

利用高光譜相機(jī)圖像快速鑒別東北稻米品種是一種非常有效的技術(shù)手段。通過這種技術(shù)手段，我們可以更好地管理作物、提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，同時(shí)也可以為農(nóng)業(yè)科研人員提供更好的研究工具。