高光谱成像(Hyperspectral imaging, HSI)是一种常用的作物表型获取技术，能够同时获取作物的光谱和空间信息。然而，在利用HSI进行近距离作物冠层研究时往往会受到冠层结构与光照互作的影响，极大降低了光谱信息获取的准确性。针对此，本文提出了一种近距离作物冠层HSI的三维(Three-dimensional, 3D)光谱补偿方法，以校正受到成像距离和叶片角度影响的冠层光谱信息。首先，将冠层的高光谱图像和深度图像进行配准融合以生成高光谱3D点云；其次，基于高光谱3D点云的深度和角度信息对冠层的全波段光谱进行补偿；接着，利用聚类分析、光谱曲线验证和叶绿素回归对光谱补偿的结果进行性能评价。对于两种作物(紫苏和茶苗)的实验结果表明，光谱补偿后，整个冠层内的光谱反射率变得更加均质，超过67%的像素点聚为同一类。采用离体展平叶片的平均反射率作为参考，补偿后冠层光谱与参考光谱之间的欧氏距离(Euclidean distance, ED)比补偿前降低了50.6%。而且，冠层补偿后叶绿素回归的决定系数(Determination coefficient, R2)达到了0.75，相比于补偿前提升了17%。结果表明，所提出的3D光谱补偿方法可有效消除冠层近距离HSI中成像距离和叶片角度的影响，对于近距离作物表型获取意义重大。

来源

Zhu F.L., Zhou Z.F., Shen Y.C., He M.Z., Jiang J.N., Qiao X., Peng J.Y., He Y. (2025) A 3D spectral compensation method on close-range hyperspectral imagery of plant canopies. Computers and Electronics in Agriculture, 231, 109955. https://doi.org/10.1016/j.compag.2025.109955.