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多光譜與高光譜在農業(yè)中的不同應用

發(fā)布時間:2023-09-19
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高光譜圖像已經存在 20-30 年了,但建造設備、雇用開發(fā)人員和分析 TB 級數據的成本極其昂貴,因此主要由大型研究機構、航天機構和軍隊使用。下面我們將比較多光譜成像與高光譜成像,并闡明高光譜成像在農業(yè)中的真正好處是什么。

農業(yè)中的多光譜與高光譜

光譜分辨率是區(qū)分高光譜圖像與多光譜圖像的主要因素?;诠庾V響應,高光譜圖像在電磁波譜的同一部分中比多光譜圖像捕獲更窄的波段。更高光譜分辨率的優(yōu)勢使得能夠區(qū)分不同的作物特征,從而能夠解決越來越復雜的農業(yè)問題。場景中的細節(jié)越多/越精細,就越有可能定義獨特的作物特征和生理特征。


下表揭示了多光譜和高光譜成像之間的主要區(qū)別,強調了解決特定農業(yè)應用的能力。


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從表中可以看出,多光譜圖像很大程度上僅限于基于歸一化植被指數 (NVDI) 進行分析,并且無法區(qū)分或分類雜草、疾病或害蟲。多光譜相機可以測量一般特征,例如植物是否健康,但高光譜圖像可以走得更遠,并診斷該狀態(tài)的確切原因。從這個意義上說,多光譜成像類似于醫(yī)學中的血壓或心率測量,而高光譜成像類似于 MRI 掃描,用于診斷特定疾病。


高光譜成像更高的光譜分辨率,決定了高光譜數據的高信息含量,比NDVI高10倍。由于高光譜成像可以識別作物獨特的生理性狀,因此能夠將光譜特征與植物生理學的變化相關聯(lián),從而識別作物病害、害蟲和營養(yǎng)缺乏癥。高光譜成像可以識別和分類不同類型的雜草、野生植被和農作物品種,因為每種植被和農作物品種都有其獨特的光譜特征。


多光譜和高光譜圖像之間的另一個重要區(qū)別是使用人工智能和機器學習的能力,這得益于高光譜數據的高信息內容。這使得我們能夠不斷改進現有產品并開發(fā)新產品。多光譜成像技術缺乏足夠的信息來實現持續(xù)發(fā)展。因此,高光譜成像有望成為全球范圍內各種農業(yè)應用的主要遙感技術。


總而言之,高光譜成像是信息最豐富的光譜數據源,與多光譜成像相比,它具有多種優(yōu)勢,可以解決不同的農業(yè)問題,例如檢測疾病、害蟲、氮磷鉀缺乏、雜草識別等。精準農業(yè)需要的不僅僅是RGB信息或多光譜圖像,目前高光譜成像是遙感應用最先進的技術。


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