南瓜作為重要的經(jīng)濟(jì)作物，種子活力直接關(guān)系到播種后的出苗率、幼苗生長勢及最終產(chǎn)量。傳統(tǒng)的種子活力檢測方法，如發(fā)芽試驗(yàn)，耗時(shí)費(fèi)力，無法滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速、大規(guī)模種子質(zhì)量檢測需求。高光譜成像技術(shù)融合了光譜學(xué)與圖像學(xué)優(yōu)勢，能同時(shí)獲取樣本的光譜信息和空間信息，在種子活力無損檢測領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。

一、實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備

將南瓜種子分為4組，每組100粒種子，分別放入一個(gè)尼龍網(wǎng)袋中，如圖3-2。每隔1天將一組南瓜種子置于干燥器內(nèi)，具體操作步驟為:先取出3組樣本，將第1組樣本置于干燥器中，24小時(shí)后將第2組樣本置于干燥器中，再24小時(shí)后將第3組樣本置于干燥器中，于3天后取出老化時(shí)間分別為1天~3天的全部樣本(第1組為老化3天的樣本，第2組為老化2天的樣本，第3組為老化1天的樣本)。4組中剩余的1組不進(jìn)行老化處理，在老化組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)放置在室溫條件下3天。

二、高光譜數(shù)據(jù)采集

將不同老化天數(shù)的種子利用彩譜高光譜相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，拍攝了所有樣本400-1000nm的高光譜圖像，對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行提取后，共計(jì)獲得400條光譜曲線，如圖所示。

每天觀察長勢，并澆適量的清水，確保發(fā)芽所需水分。第三天和第五天分別各記錄一次發(fā)芽情況，下圖為南瓜種子發(fā)芽預(yù)試驗(yàn)圖。

根據(jù)各種子的活力等級(jí)，將各種子的平均光譜數(shù)據(jù)分類，各等級(jí)的整體光譜曲線如下圖所示。

三、光譜數(shù)據(jù)處理

原始高光譜圖像易受噪聲、光照不均等干擾，采用中值濾波去除椒鹽噪聲，基于標(biāo)準(zhǔn)白板的反射率校正消除光照差異，對(duì)校正后圖像進(jìn)行感興趣區(qū)域（ROI）提取，聚焦于種子胚及胚乳部分，確保后續(xù)特征提取準(zhǔn)確性，利用主成分分析（PCA）等降維手段初步壓縮數(shù)據(jù)，保留關(guān)鍵信息同時(shí)減少計(jì)算量。

四、結(jié)論與展望

本研究成功構(gòu)建基于高光譜成像技術(shù)的南瓜種子活力檢測模型，實(shí)現(xiàn)快速、無損、高精度活力判別，為南瓜種業(yè)質(zhì)量管控提供高效技術(shù)方案。后續(xù)研究可拓展至更多作物種子，融合多模態(tài)數(shù)據(jù)（如熒光光譜、熱成像等）進(jìn)一步提升復(fù)雜環(huán)境下檢測精度，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建種子活力在線監(jiān)測系統(tǒng)，助力智慧農(nóng)業(yè)種子品質(zhì)實(shí)時(shí)把控與精準(zhǔn)篩選。

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彩譜科技（浙江）有限公司的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水質(zhì)、塑膠制品、涂料、食品安全及醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)等領(lǐng)域，應(yīng)用范疇持續(xù)拓展。公司堅(jiān)持技術(shù)研發(fā)，提升服務(wù)水平，保障產(chǎn)品穩(wěn)定性。公司主營高光譜相機(jī)、多光譜相機(jī)、色差儀、分光測色儀、光澤度儀等一系列光學(xué)檢測設(shè)備，能為用戶提供有效解決方案。