基于光谱辐射和热成像检测早期红棉铃虫、埃及钻夜蛾的侵染状况


发布时间:

2023-02-16

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

棉花是世界上最重要的经济作物,具有重要的经济意义。红棉铃虫、埃及钻夜蛾是极具破坏性的棉花害虫,灾害一旦发生使得棉花质量降低约50%,产量降低约40%。使用遥感技术在早期识别虫害,对于避免大量农药喷洒、采取预防措施以限制严重的虫害至关重要。
 
本研究收集了两组棉铃样品,第一组棉铃包括健康的和感染的,对这些棉铃进行光谱辐射计测量(在350-2500 nm的光谱范围内测量棉铃样品, 350-1050 nm的光谱范围采样间隔为1.4 nm,1000-2500 nm的光谱范围采样间隔为2nm。),并检查它们的感染状况;第二组棉铃为未知样本(感染与否),使用光谱辐射计测量第二组样品,将此读数与先前测量的进行比较,预测感染和未感染的样本;对第二组样本进行实验室检查,以验证预测结果;计算一些常见的植被指数,选择最佳指数为使用光谱辐射计检测感染和未感染棉铃的第二种方法,并对棉铃样本进行热成像。最小显著性差异法(LSD)和Tukey法用于确认组间差异发生的位置,识别最佳波段或特定波长,在光谱上分离健康和受感染的样本。
 
结果表明,与健康棉铃相比具有不同侵染程度的棉铃光谱反射变化趋势是相同的。然而,健康棉铃的反射率高于所有其他受感染棉铃的反射率,中度感染棉铃的反射率高于严重感染棉铃的反射率。蓝色光谱区最适合对棉铃进行光谱识别感染,与其他波段相比,蓝波段错误分类样本的百分比最少。同时,结果表明归一化色素叶绿素指数 (NPCI) 是区分健康棉铃和感染棉铃的最佳植被指数。通过棉铃热成像,发现健康棉铃和不同感染程度的棉铃之间的最大温差(MTD)在20.9 °C 到21.9 °C 的范围内,患病棉铃的温度平均比健康棉铃高 1 °C。
 

图1 健康和不同程度受感染棉铃的光谱反射曲线

 

图2 方差分析和Tukey法在不同波长:可见光-近红外(NIR)-短波红外(SWIR)之间区分健康和受感染的棉铃

 

图3 部分健康(蓝线)和感染(红线)样本的植被指数图

 

图4 热图像显示健康和受感染的棉铃中的MTD

 

图5 健康和感染棉铃样本之间的最大温差直方图

 

 

来 源

Hoseny M M E, Dahi H F, Shafei A M E, et al. Spectroradiometer and thermal imaging as tools from remote sensing used for early detection of spiny bollworm, Earias insulana (Boisd.) infestation[J]. International Journal of Tropical Insect Science, 2022: 1-12.

 

编辑

Baron Liu

 

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