حالة التطبيق. الكاميرا الفائقة الطيفية FS-IQ تساعد في الكشف المبكر غير المدمر عن مرض البكتيريا في أوراق الأرز

تعتبر داء البكتيريا في أوراق الأرز مرضًا رئيسيًا يؤثر على محصول الأرز والأمن الغذائي. تكافح عمليات التفتيش الميدانية التقليدية لتحديد المرض خلال المرحلة اللاعلامية.و بحلول الوقت الذي تظهر فيه الآفات، انخفض فعالية الوقاية والسيطرة بشكل ملحوظ. التصوير الفائق الطيفي، الذي يجمع بين الصور والطيفات،يمكن أن تلتقط التغيرات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية الخفية الناجمة عن المرضمما يجعلها وسيلة مهمة للتشخيص المبكر لأمراض النباتات.

في دراسة موجهة نحو التشخيص المبكر لتهاب أوراق الأرزاختار فريق البحوث العلمية كاميرا FigSpec FS-IQ-VISNIR ذات الطيف العالي المحمولة التي تنتجها CHNSpec لإجراء جمع البيانات، توفر مصدر بيانات طيفية مستقرة وموثوقة للتعرف الذكي على الأمراض.

I. معدات التجريب وجمع البيانات

• نموذج المعدات: FigSpec FS-IQ-VISNIR الكاميرا الفائقة الطيفية.
• النطاق الطيفي: 400-1000 نانومتر، مع دقة الطيفية 2.5 نانومتر.
• شروط التجميع: في النهار مشمس بين الساعة 10:00 و14:00وكانت مسافة العدسة من الغطاء 60-80 سم؛ تم التحكم في قيم DN عند 3000-4000 عن طريق ضبط وقت التعرض في الوقت الحقيقي للحد من تأثير الإفراط في التعرض والضوضاء.
• المواضيع التجريبية: عينات أوراق الأرز من ثلاثة مستويات: صحية، مصابة بمرحلة خفيفة (مرحلة عديمة الأعراض) ، مصابة بشدة.

الكاميرا الفائقة الطيفية FS-IQ تدعم التصوير السريع بدون اتصال ويمكن أن تحصل بشكل مستقر على معلومات الطيفية للورقة في كل من البيئات الخاضعة للرقابة والسيناريوهات الميدانيةوضع أساس البيانات لاستخراج الخصائص التالية وتدريب النموذج.

II. معالجة البيانات المسبقة وتعدين النطاق الرئيسي

البيانات الفائقة الطيفية الأصلية خضعت لتصحيح التيار المظلم، وتصحيح اللوحة البيضاء، وتسهيل (سافيتسكي-جولي) بعد إزالة نطاقات نسبة الإشارة إلى الضوضاء المنخفضةتم الاحتفاظ بـ 243 شريطاً عالية الجودة لتحليل النمذجة.

استخدمت الدراسة أساليب التعلم العميق لتصفية النطاقات المميزة الحساسة للبكتيريا البلاستيك من الطيف الكامل، وتركز بشكل رئيسي في:

• منطقة الذروة الخضراء (520-550 نانومتر): ترتبط بالتغيرات في محتوى الكلوروفيل.
• منطقة الحافة الحمراء (680-720 نانومتر): تعكس بنية خلايا الأوراق وحالات الإجهاد.

باستخدام حوالي 8٪ فقط من النطاقات الأساسية يمكن الاحتفاظ بمعظم المعلومات التمييزية ، مما يقلل من قياس البيانات مع تحسين كفاءة تشغيل النموذج واستقرار التعرف.

III. تأثير التعرف على المرض وقيمة التطبيق

في مهمة التصنيف والاعتراف بالتهاب الأوراق البكتيري ، تم إجراء التحقق من النموذج على أساس البيانات الطيفية التي تم الحصول عليها بواسطة FS-IQ:

• باستخدام عدد قليل من النطاقات الأساسية كمدخول ، وصلت دقة التصنيف إلى أكثر من 96٪ ، وهو أفضل من المدخل المباشر للطيف الكامل.
• بالنسبة للسيناريوهات ذات العينات غير المتوازنة، بعد توسيع العينات الأقلية من خلال الأساليب التوليدية، تحسن الأداء العام للنموذج بنسبة 6٪ إلى 13٪.
• كانت نتائج اختيار الفرقة متسقة مع قوانين التغيرات الفسيولوجية للنباتات ، مع وجود تفسير آلي جيد.

أظهرت الكاميرا الفائقة الطيفية FS-IQ المزايا التالية للتكيف في هذه الدراسة:

• النطاقات الغنية ونسبة الإشارة إلى الضوضاء المستقرة: حيث تغطي الفترة الرئيسية بين الأشعة تحت الحمراء القريبة والمرئية، فإنها يمكن أن تلتقط اختلافات الطيف الضعيفة في المراحل المبكرة من المرض.
• محمول وسهل الاستخدام: مناسبة لجمع المختبرات والحقل في الموقع ، وتتكيف مع سيناريوهات تحليل نمط المحاصيل.
• توافق البيانات القوي: يمكن ربط طيفات الإخراج مباشرة بتدفقات العمل للتعلم العميق والتعلم الآلي ، مما يدعم تعدين الميزات وتحسين النموذج.

IV. ملخص

استهدفت هذه القضية الكشف المبكر غير المدمر عن داء الورق البكتيري للأرز، واستندت إلى الكاميرا الفائقة الطيفية FS-IQ للحصول على بيانات طيفية عالية الجودة.جنبا إلى جنب مع خوارزميات ذكية، تمكنت من استخراج الشرائط الحساسة والتعرف الدقيق على الأمراض، مما يوفر مسارًا تقنيًا ممكنًا لإنذار المبكر لأمراض المحاصيل والوقاية الدقيقة منها ومكافحتها.

الكاميرات الفائقة الطيفية من سلسلة CHNSpec FS-IQ ، مع أداء تصوير مستقر وتجربة تشغيل سهلة الاستخدام ،مواصلة خدمة البحوث العلمية والسيناريوهات الصناعية مثل الزراعة الذكية، ونماذج النباتات، وسلامة المواد الغذائية، مما يساعد المستخدمين على استخراج الخصائص الفعالة من المعلومات الطيفية المعقدة وتعزيز تطوير تكنولوجيا الكشف نحووالاتجاهات الذكية.

توصية المنتج: FS-IQ-VISNIR الكاميرا المتنوعة المحمولة

• النطاق الطيفي: 400-1000nm
• دقة الطيف: 2.5 نانومتر
• دقة الصورة: 1920*1920
• عدد القنوات الطيفية: 1200