Trường hợp ứng dụng | Camera siêu quang FS-IQ hỗ trợ phát hiện sớm bệnh bạc lá do vi khuẩn lúa mà không phá hủy

Bệnh vi khuẩn lá gạo là một bệnh lớn ảnh hưởng đến năng suất gạo và an ninh lương thực.và khi các tổn thương xuất hiện, hiệu quả của phòng ngừa và kiểm soát giảm đáng kể. hình ảnh siêu phổ, với đặc điểm kết hợp hình ảnh và quang phổ,có thể bắt được những thay đổi sinh lý và sinh hóa tinh tế do bệnh, làm cho nó trở thành một phương tiện quan trọng để chẩn đoán sớm các bệnh thực vật.

Trong một nghiên cứu hướng tới chẩn đoán sớm bệnh vi khuẩn lá gạo,Nhóm nghiên cứu khoa học đã chọn máy ảnh siêu phổ di động FigSpec FS-IQ-VISNIR do CHNSpec sản xuất để thu thập dữ liệu, cung cấp một nguồn dữ liệu quang phổ ổn định và đáng tin cậy để nhận dạng bệnh thông minh.

I. Thiết bị thí nghiệm và thu thập dữ liệu

• Mô hình thiết bị: FigSpec FS-IQ-VISNIR Camera siêu phổ.
• Phạm vi quang phổ: 400-1000 nm, với độ phân giải quang phổ 2,5 nm.
• Điều kiện thu thập: ban ngày nắng giữa 10:00-14:00; khoảng cách của ống kính từ mái vòm là 60-80 cm; Các giá trị DN được kiểm soát ở 3000-4000 bằng cách điều chỉnh thời gian phơi sáng trong thời gian thực để giảm tác động của phơi sáng quá mức và tiếng ồn.
• Đối tượng thử nghiệm: Các mẫu lá gạo của ba cấp độ: khỏe mạnh, bị nhiễm nhẹ (giai đoạn không có triệu chứng) và bị nhiễm nặng.

Máy ảnh siêu phổ FS-IQ hỗ trợ hình ảnh nhanh, không tiếp xúc và có thể thu thập thông tin quang phổ lá ổn định trong cả môi trường được kiểm soát và các kịch bản thực địa,đặt nền tảng dữ liệu cho việc chiết xuất các tính năng sau đó và đào tạo mô hình.

II. Tiến trình xử lý dữ liệu và khai thác băng tần khóa

Dữ liệu siêu phổ ban đầu đã trải qua điều chỉnh dòng điện tối, điều chỉnh bảng trắng, và làm mịn Savitzky-Golay.243 băng tần chất lượng cao đã được chọn để phân tích mô hình.

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp học sâu để lọc các dải đặc trưng nhạy cảm với vi khuẩn phế quản lá từ toàn bộ phổ, chủ yếu tập trung vào:

• Vùng đỉnh xanh (520-550 nm): Liên quan đến những thay đổi về hàm lượng chlorophyll.
• Vùng biên đỏ (680 ∼ 720 nm): phản ánh cấu trúc tế bào lá và trạng thái căng thẳng.

Sử dụng chỉ khoảng 8% các băng tần cốt lõi có thể giữ lại hầu hết các thông tin phân biệt, làm giảm kích thước dữ liệu trong khi cải thiện hiệu quả hoạt động của mô hình và ổn định nhận dạng.

III. Hiệu ứng nhận dạng bệnh và giá trị ứng dụng

Trong nhiệm vụ phân loại và nhận dạng vi khuẩn bệnh vẩy lá, việc xác minh mô hình đã được thực hiện dựa trên dữ liệu quang phổ thu được từ FS-IQ:

• Sử dụng một số lượng nhỏ các băng tần lõi làm đầu vào, độ chính xác phân loại đạt hơn 96%, tốt hơn so với đầu vào trực tiếp của toàn bộ phổ.
• Đối với các kịch bản với các mẫu không cân bằng, sau khi mở rộng các mẫu thiểu số thông qua các phương pháp tạo ra, hiệu suất tổng thể của mô hình được cải thiện 6%~13%.
• Các kết quả lựa chọn dải phù hợp với các quy luật của sự thay đổi sinh lý học thực vật, có khả năng giải thích cơ chế tốt.

Máy ảnh siêu phổ FS-IQ đã chứng minh những lợi thế thích nghi sau trong nghiên cứu này:

• Phạm vi phong phú và tỷ lệ tín hiệu-tầm ồn ổn định: Bao gồm khoảng thời gian hiển thị-gần hồng ngoại quan trọng, nó có thể bắt được sự khác biệt phổ yếu trong giai đoạn đầu của bệnh.
• Dễ mang và dễ sử dụng: Thích hợp cho việc thu thập trong phòng thí nghiệm và trong lĩnh vực, thích nghi với các kịch bản phân tích hình mẫu cây trồng.
• Khả năng tương thích dữ liệu mạnh mẽ: Các quang phổ đầu ra có thể được kết nối trực tiếp với luồng công việc học sâu và học máy, hỗ trợ khai thác tính năng và tối ưu hóa mô hình.

IV. Tóm lại

Nhắm vào việc phát hiện sớm không phá hoại bệnh vi khuẩn lá gạo, trường hợp này dựa trên máy ảnh siêu phổ FS-IQ để thu thập dữ liệu quang phổ chất lượng cao.Kết hợp với các thuật toán thông minh, nó đạt được chiết xuất băng tần nhạy cảm và nhận dạng bệnh chính xác, cung cấp một con đường kỹ thuật khả thi cho cảnh báo sớm về bệnh cây trồng và phòng ngừa và kiểm soát chính xác.

Máy ảnh siêu phổ dòng CHNSpec FS-IQ, với hiệu suất hình ảnh ổn định và trải nghiệm vận hành thân thiện với người dùng,tiếp tục phục vụ nghiên cứu khoa học và các kịch bản công nghiệp như nông nghiệp thông minh, biểu mẫu thực vật và an toàn thực phẩm, giúp người dùng khai thác các tính năng hiệu quả từ thông tin quang phổ phức tạp và thúc đẩy sự phát triển của công nghệ phát hiện hướng tới không phá hoại, hiệu quả,và hướng dẫn thông minh.

Đề xuất sản phẩm: Máy ảnh siêu phổ di động FS-IQ-VISNIR

• Phạm vi quang phổ: 400-1000nm
• Độ phân giải quang phổ: 2,5nm
• Độ phân giải hình ảnh: 1920*1920
• Số kênh quang phổ: 1200