农作物病害检测中光谱和图像处理技术现状及展望

《农作物病害检测中光谱和图像处理技术现状及展望》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年10月农机化研究第10期农作物病害检测中光谱和图像处理技术现状及展望1121王海超，高雄，陈铁英，陈智(1．内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018;2．内蒙古农牧业机械技术推广站，呼和浩特010010)摘要:精准农药喷洒作业是精细农业中要解决的重要问题之一，喷雾对象的识别和定位是精准农药喷洒作业的核心技术之一。机器视觉与光谱检测是目前最主要的两种自动检测方法。为此，针对国内外在病害检测识别领域研究现状，全面、系统地阐述基于图像处理技术的机器视觉检测法与光谱检测法在病害识别中的研究现状，分析其在病害识别上存在的优缺点。同时，指出今后病害检测的研究方向，使检测系统更具有

2、良好的分割准确性、鲁棒性和实时性，以期实现非结构环境下的病虫害自动检测。关键词:病害检测;光谱技术;图像处理技术;机器视觉中图分类号:S123;TP391．41文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)10－0001－07DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.10.001光谱技术对检测作物病害的生化信息具有较好0引言的效果，它能够直接反映分子内部结构及运动状态。随着人们对农产品质量和品质要求的不断提高，因其采集到的光波段是肉眼不能感知的，从而使得光大面积地毯式的农药喷洒技术已经不能满足要求，并谱技术采集的样本信息量大大增加。光谱仪器能够且造成了大量的资

3、源浪费和环境污染。因此，近年来感知的波段范围包括紫外波段(0．3～0．4μm)、可见精准农药喷洒技术日益成为众多学者研究的重点。波段(0．38～0．76μm)、红外波段(0．7～2．5μm)、热该技术旨在保证消除病害的前提下，使得农药用量最红外波段(3～14μm)和微波波段(1mm～100cm)中的低，以降低农药残留。作物受到病害侵染以后，外部一个或多个。其应用原理是基于不同的病害对不同形态及生理效应均发生一定的变化，其图像及光谱特波段光线吸收和反射光线效果也不同。因此，光谱分征与健康作物相比均存在不同程度差异，这使得光谱析的主要任务是寻找敏感光谱段，通过统计分析确定技术、图像处理技术

4、、光谱成像技术在病害快速检测出作物是否患有病害，甚至确定出患有哪种病害，而［1］技术成为了可能;而机器视觉、光谱及高光谱成像后将信号传递给病害防治系统，实现病害治理。光谱技术能够较准确地确定病害位置甚至类别，通过计算技术由于其检测时间较短、准确率较高，因此被广泛机、光谱成像仪及相应设备，对患病害作物喷洒农药，地应用于工业产品无损检测及农作物在线检测的科可以使损失降到最低。学研究中。机器视觉检测法是模仿人眼在可见光波段Ｒ1病虫害检测技术概述(红)、G(绿)、B(蓝)3个光谱段来获取作物病害的颜传统的病害检测是人工检测，检测者通过积累的色、大小、纹理及形状等特征，以达到识别病害目的。实践经

5、验来确定作物是否患病，甚至确定出患有哪种其采用相机(CCD相机或COMS相机)将被检测的目病害。这要求检测人员具有较丰富的经验，对病害非标转换成图像信号，传送给专用的图像处理单元(或常熟悉。若检测者经验不足不但影响检测速度、增大图像采集卡)，经图像处理软件根据像素分布和亮度、劳动强度，而且还会造成误判和经济损失。因此，目颜色等信息进行处理，转变成数字化信号，再对这些前已经开发出相应的病害识别专家系统来辅助人工信号进行各种运算来抽取目标的特征。典型的图像识别。采集系统如图1所示。光谱与图像处理技术相融合是目前农业领域发收稿日期:2014－08－27展的一个新热点，目前光谱成像技术越来越受

6、到众多基金项目:国家自然科学基金项目(41161045)学者的关注。光谱分辨率小于10nm的光谱成像技术作者简介:王海超(1988－)，男，河北承德人，硕士研究生，(E－被称为高光谱成像技术(HyperspectralImaging)，包括mail)wanghaichao1129@163．com。通讯作者:高雄(1957－)，男，呼和浩特人，副教授，硕士生导师。小尺度分析的光谱成像技术和大尺度分析的高光谱·1·2015年10月农机化研究第10期遥感技术。高光谱成像设备在广泛的电磁波谱范围作物病虫害检测一直是国内外众多学者研究的热点。内以数十至数百个连续且细分的光谱波段对目标区目前，通过

7、众学者多年研究，应用光谱技术对病害检域同时成像，在获得样本图像信息的同时也获得其光测已经取得了一定的成果，有些成果甚至已经应用于谱信息，真正做到了光谱与图像相结合，使得对病害农业生产中。识别系统更具有通用性和适用性，可以实现对作物病2．1国外研究现状害的实时、早期诊断。典型的高光谱成像系统如图2早在1971年，Beverly等就提出利用玉米叶片的所示。反射光谱来检测玉米矮花叶病毒及小斑病菌的感［2］染。1982年，外国学者Muir等研究了利用光