高光譜相機(jī)在棉田蟲(chóng)情的快速無(wú)損檢測(cè)方面具有重要作用。通過(guò)采集棉田的反射光譜數(shù)據(jù)，高光譜相機(jī)可以識(shí)別并區(qū)分不同類型的蟲(chóng)害。蟲(chóng)害導(dǎo)致植物光譜特征發(fā)生變化，這些變化可以通過(guò)高光譜相機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，快速獲取蟲(chóng)情信息。

高光譜相機(jī)能夠提供豐富的數(shù)據(jù)和信息，包括植被指數(shù)、生長(zhǎng)情況、葉綠素含量、氮素濃度等。這些數(shù)據(jù)和信息可以幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者評(píng)估棉田的健康狀況、蟲(chóng)情程度以及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，有助于制定相應(yīng)的防治措施和調(diào)整農(nóng)業(yè)管理策略。

相比傳統(tǒng)方法，高光譜相機(jī)具有許多優(yōu)勢(shì)和效率提升的特點(diǎn)。高光譜相機(jī)能夠?qū)崟r(shí)采集大量數(shù)據(jù)，并通過(guò)光譜分析提供更全面、準(zhǔn)確的信息。這樣可以避免傳統(tǒng)方法中可能出現(xiàn)的人為誤差和主觀判斷，提高檢測(cè)的可靠性和精確性。同時(shí)，高光譜相機(jī)還具有快速、無(wú)損、非接觸的特點(diǎn)，使得蟲(chóng)情檢測(cè)過(guò)程更加便捷和高效。

在成本效益方面，使用高光譜相機(jī)進(jìn)行棉田蟲(chóng)情檢測(cè)可以減少人力、物力和時(shí)間成本。傳統(tǒng)方法通常需要大量的人力和時(shí)間進(jìn)行調(diào)查和采樣，而高光譜相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高效率的大規(guī)模無(wú)損檢測(cè)，節(jié)約資源并提高工作效率。

高光譜相機(jī)為棉田蟲(chóng)情的快速無(wú)損檢測(cè)提供技術(shù)支持

本研究應(yīng)用400-1000nm的高光譜相機(jī)，可采用廣東賽斯拜克科技有限公司產(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）。

本研究針對(duì)目前棉蚜危害監(jiān)測(cè)依靠田間人工調(diào)查、布置裝置采集等方法而導(dǎo)致蟲(chóng)情信息獲取時(shí)效性差、覆蓋面小等一系列問(wèn)題，以高光譜成像儀獲取健康、受好蟲(chóng)危害的棉花葉片樣本高光譜數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)，提取光譜特征、圖像特征，以特征數(shù)據(jù)作為輸入構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型，完成基于高光譜成像的棉花蚜蟲(chóng)危害判別模型與棉花蚜蟲(chóng)危害程度識(shí)別模型的建立，并依據(jù)棉花蚜蟲(chóng)危害程度識(shí)別模型，基于安卓系統(tǒng)自主研發(fā)了棉花蚜蟲(chóng)危害程度診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)棉蚜危害的診斷，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供棉蚜防控提供技術(shù)支持。

棉蚜作為棉花主要害蟲(chóng)之一，嚴(yán)重影響棉花高產(chǎn)、高效的生產(chǎn)，傳統(tǒng)農(nóng)情監(jiān)測(cè)方法已不足以滿足棉蚜快速監(jiān)測(cè)需求。目前針對(duì)棉蚜快速監(jiān)測(cè)主要以人工調(diào)查、田間裝置監(jiān)測(cè)等方法，存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、監(jiān)測(cè)范圍小、時(shí)效性差等問(wèn)題。其次，田間裝置監(jiān)測(cè)易受到揚(yáng)塵、空氣懸浮物、異種昆蟲(chóng)等外界環(huán)境干擾，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性難以保證。

此外，人為走動(dòng)、裝置的放置監(jiān)測(cè)覆蓋面有限，難以保證大范圍農(nóng)情監(jiān)測(cè)，并且影響農(nóng)業(yè)機(jī)械大范圍農(nóng)事作業(yè)。近些年隨著計(jì)算機(jī)硬件算力、傳感器技術(shù)、光譜技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，為棉蚜田間快速監(jiān)測(cè)奠定硬件基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。因此，本研究針對(duì)目前棉蚜監(jiān)測(cè)存在的一系列問(wèn)題，基于棉花受棉蚜危害高光譜反射率變化等特點(diǎn)，進(jìn)行大田試驗(yàn)明晰棉葉光譜監(jiān)測(cè)分類的可行性，然后，通過(guò)受害樣本光譜反射率不同提取特征，建立棉蚜危害等級(jí)識(shí)別模型，基于安卓平臺(tái)研發(fā)棉蚜危害等級(jí)識(shí)別系統(tǒng)，為棉田蟲(chóng)情的快速

無(wú)損檢測(cè)提供技術(shù)支持。主要研究結(jié)論如下：

（1）基于受到棉蚜危害的棉葉高光譜特征會(huì)發(fā)生變化進(jìn)行大田實(shí)驗(yàn)，采集健康、棉蚜危害的棉葉樣本，提取光譜特征、圖像特征并以此作為輸入構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型，結(jié)果表明：RF-PLS-LDA模型效果最好，預(yù)測(cè)集識(shí)別率達(dá)到91.49%。由于模型中輸入的數(shù)據(jù)量太大，建模效率低下，因此可通過(guò)減少模型中的輸入數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化模型。逐一以紋理特征二階統(tǒng)計(jì)量作為輸入建立判別模型，其中PCA-Loading-PLS-LDA-Energy模型性能最好，預(yù)測(cè)集識(shí)別率達(dá)到92.55%。

（2）在確定高光譜成像可以應(yīng)用于棉蚜危害監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，本研究基于光譜反射率、棉蚜危害時(shí)間、單葉蚜蟲(chóng)數(shù)量擬定三個(gè)危害程度，以此為指標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)建SPA-PLSR棉蚜危害程度診斷模型模型決定系數(shù)R2達(dá)到0.5258，最小均方根誤差為0.4021，為安卓平臺(tái)的棉蚜危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供理論支持。

（3）基于安卓平臺(tái)，建立了棉蚜危害程度診斷模型，開(kāi)發(fā)了棉蚜危害程度識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)以特征波長(zhǎng)光譜ROI均值反射率作為輸入，棉蚜危害程度作為輸出，總體識(shí)別率達(dá)到96%，并提供相應(yīng)危害程度下農(nóng)田管理措施。通過(guò)實(shí)踐，該系統(tǒng)收效良好，實(shí)現(xiàn)了蚜害快速監(jiān)測(cè)，可以應(yīng)用于多種尺度的高光譜棉蚜危害監(jiān)測(cè)，有望提高棉田蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)效率。

高光譜相機(jī)在棉田蟲(chóng)情檢測(cè)中還存在一些局限性和挑戰(zhàn)。例如，光譜數(shù)據(jù)的處理和分析需要專業(yè)知識(shí)和技術(shù)支持，對(duì)操作者的技能要求較高。此外，天氣條件、植被稀疏和采集角度等因素也可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。解決這些問(wèn)題需要進(jìn)一步優(yōu)化算法，提高儀器性能，以及加強(qiáng)專業(yè)培訓(xùn)和操作指導(dǎo)。

未來(lái)，高光譜相機(jī)技術(shù)有望繼續(xù)發(fā)展。其中的主要趨勢(shì)包括提高設(shè)備的緊湊性和實(shí)用性，降低成本，改進(jìn)數(shù)據(jù)處理和分析算法，以及與其他農(nóng)業(yè)智能化技術(shù)的融合。這將進(jìn)一步提高高光譜相機(jī)在棉田蟲(chóng)情檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

使用高光譜相機(jī)進(jìn)行棉田蟲(chóng)情檢測(cè)時(shí)，需要注意一些操作指南和技巧。例如，正確選擇采集時(shí)間和天氣條件，保持相機(jī)與植被的適當(dāng)距離和角度，選擇適宜的光譜波段進(jìn)行檢測(cè)。此外，建立相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)、模型和算法也是有效應(yīng)用高光譜相機(jī)的關(guān)鍵。

高光譜相機(jī)在棉田蟲(chóng)情檢測(cè)中具有重要性，對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)具有潛在的影響。其應(yīng)用潛力包括快速無(wú)損檢測(cè)、提供豐富數(shù)據(jù)和信息、優(yōu)勢(shì)和效率提升等方面。然而，還需要解決一些局限性和挑戰(zhàn)，并且未來(lái)還有改進(jìn)和發(fā)展的空間。因此，高光譜相機(jī)有望成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要工具，為棉田蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)和農(nóng)業(yè)管理提供科學(xué)支持.