灰霉病的定義和癥狀介紹

灰霉病是一種由灰霉菌引起的番茄病害，常出現(xiàn)在果實(shí)、花蕾和葉片上。它的癥狀是病斑呈現(xiàn)灰色，表面覆蓋有灰白色絨毛，漸漸擴(kuò)散并導(dǎo)致病部的腐爛，最終影響到整個(gè)植株?；颐共〉闹委熗ǔＰ枰褂没瘜W(xué)農(nóng)藥或者天然植物保護(hù)劑來(lái)控制病害。

番茄葉片灰霉病檢測(cè)方法

通常情況下，番茄葉片灰霉病的早期癥狀是難以被裸眼識(shí)別的，但在病變?cè)缙?，葉片的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和葉面上的化學(xué)物質(zhì)含量會(huì)發(fā)生變化，從而對(duì)應(yīng)著不同的光譜反射率特性。通過(guò)高光譜成像技術(shù)，可以在病變?cè)缙趯?duì)番茄葉片進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的光譜分析，從而實(shí)現(xiàn)早期病害檢測(cè)和有效治療。

高光譜成像技術(shù)如何檢測(cè)番茄葉片灰霉病

在使用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行番茄葉片灰霉病的早期檢測(cè)時(shí)，需要通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)所得到的圖像進(jìn)行分析和處理，以提取出與病變有關(guān)的光譜特征參數(shù)。這些光譜特征參數(shù)包括反射率、吸收率、透射率等，通過(guò)比較不同光譜特征參數(shù)之間的變化，可以識(shí)別出患病的葉片和健康的葉片之間的差異，從而實(shí)現(xiàn)早期檢測(cè)和診斷。

高光譜成像技術(shù)的番茄葉片灰霉病的早期檢測(cè)應(yīng)用案例

本研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機(jī)，可采用SINESPEC賽斯拜克技術(shù)有限公司產(chǎn)品SP130M進(jìn)行相關(guān)研究。光譜范圍在400-1000nm，波長(zhǎng)分辨率優(yōu)于2.5nm，可達(dá)1200個(gè)光譜通道。采集速度全譜段可達(dá)128FPS，波段選擇后最高3300Hz（支持多區(qū)域波段選擇）。

番茄灰霉病是由灰葡萄孢菌引起的一種世界性侵染病害，對(duì)溫室番茄生長(zhǎng)危害嚴(yán)重，該病害具有易發(fā)生、蔓延快、病菌抗藥性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)損失大等特點(diǎn)，已成為抑制溫室番茄安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。由該病引起的番茄產(chǎn)量損失高達(dá)20%，而且用于防治灰霉病的殺菌劑用量是整個(gè)種植季節(jié)殺菌劑用量的60%之多。除危害番茄外，該病菌還可危害茄子、辣椒和黃瓜等20多種作物。傳統(tǒng)的植物病害診斷方法是植保工作者依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和病理分析對(duì)植物病狀和病癥進(jìn)行綜合分析后得出診斷結(jié)果），但傳統(tǒng)檢測(cè)方法效率低、工作量大、實(shí)時(shí)性差，不能實(shí)現(xiàn)早期快速診斷，往往耽誤了病害的最佳治理時(shí)期，加大了農(nóng)藥的施用量，增加了成本，而且環(huán)境污染嚴(yán)重，因此尋求一種快速準(zhǔn)確的早期檢測(cè)方法非常重要。

目前已有學(xué)者應(yīng)用光譜技術(shù)對(duì)植物病害進(jìn)行了早期檢測(cè)研究，但是光譜技術(shù)只能提供被檢測(cè)對(duì)象的光譜信息，無(wú)法提供目標(biāo)物的圖像信息。高光譜成像技術(shù)是一種將圖像和光譜結(jié)合起來(lái)的高效、快速、無(wú)損、實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)。它結(jié)合了計(jì)算機(jī)圖像與光譜技術(shù)兩者的優(yōu)點(diǎn)，并將兩者融為一體，具有多波段、高分辨率與圖譜合一

提出了一種高光譜成像技術(shù)的番茄葉片灰霉病的早期檢測(cè)。首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取番茄葉片的高光譜圖像，考慮紅邊現(xiàn)象，利用680～740 nm波段的方差圖實(shí)現(xiàn)番茄葉片與背景的分割，以提取有效信息；通過(guò)利用提取高光譜圖像中的敏感區(qū)域，進(jìn)行番茄葉片灰霉病光譜維的數(shù)據(jù)預(yù)處理和建模分析，選取SNV預(yù)處理方法對(duì)高光譜圖像進(jìn)行預(yù)處理，提高數(shù)據(jù)對(duì)番茄灰霉病信息的提取能力；

通過(guò)SIMCA的鑒別能力參數(shù)獲取特征波段圖像401.14，491.16，550.34，625.18，649.08，687.02和743.11 nm等七個(gè)波段圖像，并選擇多元線性回歸法進(jìn)行患病預(yù)測(cè)，準(zhǔn)確率均大于99%；再由多元線性回歸法獲取各特征波段圖像的回歸系數(shù)，由此獲取波段融合圖像，通過(guò)通過(guò)最小距離法對(duì)融合后的圖分割，提取番茄患病部位信息。

灰霉病和其他番茄病害的區(qū)別 

為了預(yù)防番茄葉片灰霉病，農(nóng)民們可以改善種植環(huán)境，增加空氣流通，控制濕度，及時(shí)修剪枝條，采取植物保護(hù)措施，如使用有機(jī)肥料、噴施殺菌劑等。此外，番茄葉片灰霉病和其他番茄病害的區(qū)別在于，灰霉病病斑通常比較小，呈現(xiàn)灰色和褐色，病斑周圍有腐爛現(xiàn)象。

利用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行番茄葉片灰霉病的早期檢測(cè)，不僅可以提高病害診斷的準(zhǔn)確性和可靠性，還可以加速病害治療的進(jìn)程，減少給番茄種植業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。因此，該技術(shù)具有很大的應(yīng)用前景和價(jià)值。

高光譜成像技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的前景和應(yīng)用

在其他農(nóng)作物上，高光譜成像技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，如水稻、麥子、玉米、大豆、葡萄等。未來(lái)，高光譜成像技術(shù)由于其精度高、檢測(cè)速度快、非破壞性等優(yōu)點(diǎn)，可望在綠色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)中得到廣泛應(yīng)用。