本研究應(yīng)用了900-1700nm的高光譜相機(jī),可采用杭州彩譜科技有限公司產(chǎn)品FS-15進(jìn)行相關(guān)研究。短波近紅外高光譜相機(jī),采集速度全譜段可達(dá)200FPS,被廣泛應(yīng)用于成分識(shí)別,物質(zhì)鑒別,機(jī)器視覺(jué),農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),屏幕檢測(cè)等領(lǐng)域。
目前對(duì)農(nóng)作物蟲害的防治主要集中在兩個(gè)方面:一是通過(guò)數(shù)學(xué)模擬的方法,對(duì)蟲害發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè),然后趕在蟲害季節(jié)性爆發(fā)之前,采取針對(duì)性的防治措施;二是在蟲害發(fā)生以后,對(duì)農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥,這就要求嚴(yán)格控制農(nóng)藥施用量,使其既能殺死害蟲,又能最小化農(nóng)藥殘留影響。因此,確定農(nóng)藥殺死害蟲的臨界致死效力非常重要。
在農(nóng)作物蟲害防治過(guò)程中,害蟲在被噴灑農(nóng)藥以后,經(jīng)常出現(xiàn)假死現(xiàn)象,藥效一過(guò)就會(huì)“死而復(fù)生”,繼續(xù)危害農(nóng)作物的生長(zhǎng)。準(zhǔn)確鑒別害蟲在施用農(nóng)藥以后的生死狀態(tài)通常有兩種方法:一是感官判斷,即采用觸碰的方式,通過(guò)害蟲的反應(yīng)來(lái)判斷它的生與死;二是提取害蟲的血液進(jìn)行化學(xué)成分分析。第一種方法不夠準(zhǔn)確,第二種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力。本文創(chuàng)新性的提出運(yùn)用高光譜成像技術(shù)研究菜青蟲的生命狀態(tài)(單純的存活與死亡狀態(tài)以及多種不同生命狀態(tài)),以快速、無(wú)損的方式對(duì)菜青蟲的生死狀態(tài)進(jìn)行鑒別。已有研究表明,利用近紅外高光譜成像技術(shù)能夠?qū)?chǔ)糧活蟲和死蟲進(jìn)行有效判別,但對(duì)其不同生命狀態(tài)的診斷還不夠準(zhǔn)確,國(guó)內(nèi)外也缺乏相應(yīng)的研究論文,同時(shí)相比儲(chǔ)糧害蟲,田間蔬菜害蟲(例如菜青蟲)在應(yīng)用高光譜成像技術(shù)的研究領(lǐng)域還未見(jiàn)報(bào)道。
基于近紅外高光譜成像技術(shù)對(duì)菜青蟲的生死狀態(tài)鑒別,能夠鑒別施用農(nóng)藥后菜青蟲的生與死,防止害蟲的假死現(xiàn)象,對(duì)測(cè)定農(nóng)藥殺死菜青蟲的臨界致死效力,最小化農(nóng)藥施用量,改善農(nóng)藥殘留問(wèn)題具有重要意義。
采用近紅外高光譜成像技術(shù)對(duì)菜青蟲的生命狀態(tài)進(jìn)行了鑒別研究。通過(guò)提取菜青蟲樣本光譜數(shù)據(jù),以951.5~1649.2 nm光譜的菜青蟲光譜信息,結(jié)合不同的光譜預(yù)處理方法,建立PLS-DA模型,判別效果接近或達(dá)到100%。采用SPA 以及 B。對(duì)菜青蟲生死狀態(tài)的判別選擇特征波長(zhǎng),分別得到17和20個(gè)特征波長(zhǎng),以特征波長(zhǎng)分別建立PLS-DA,KNN,BPNN以及SVM判別分析模型,取得了較好的效果,判別正確率接近或達(dá)到100%,說(shuō)明近紅外高光譜成像技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)菜青蟲存活與死亡狀態(tài)的鑒別分析。
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