在農業生產中,植物病蟲害對農作物健康及糧食安全構成嚴峻挑戰。傳統病蟲害檢測方法主要依賴人工目視判斷,在病癥明顯時才能察覺,往往錯過最佳防治時機。易科泰憑借其在光譜成像及葉綠素熒光測量技術領域的深厚積累與持續創新,推出多功能高光譜成像技術、葉綠素熒光成像技術及Thermo-RGB成像融合分析技術等新一代農業傳感器技術,為植物健康檢測、病蟲害早期檢測、作物抗性與敏感性檢測等領域提供快速、無損解決方案,適用于實驗室、野外大田、植物工廠、種苗場、園藝苗圃及現代農業產業園區等不同場景。
? 實驗室技術方案
? 野外近地面技術方案
? 無人機遙感技術方案
應用案例:
? 葉綠素熒光成像技術早期檢測葡萄病原菌
葡萄瘧原蟲(一種葡萄病原菌)的早期檢測可提高殺菌劑的處理效果。捷克科學院的研究人員使用FluorCam葉綠素熒光成像系統檢測人工接種該病菌的葡萄葉片,發現光系統 II最大光量子效率(Fv/Fm)和有效量子產率(ΦPSII)是對感染較敏感的因子。Fv/Fm和ΦPSII在接種后4天(癥狀出現前3天)即檢測到顯著下降,與后續孢子釋放區域高度吻合。ΦPSII的異常區域更大,反映光合作用受損范圍。說明葉綠素熒光成像技術可實現葡萄病原菌感染的早期檢測。
左圖:施藥組葉片(上)和對照組葉片(下)的葉綠素熒光參數隨時間的變化情況,光系統II的最大量子產率Fv/Fm、光系統II在高光化光下的有效量子產率 (ΦPSII-HL) 和葡萄藤葉片的組合成像參數 (CI)。右圖:葉片部位的穩態熒光Fs及ΦPSII-HL隨時間變化情況(IF表示被感染的半片葉子、NIF表示未被感染的半片葉子、MIF表示直接被感染的葉斑部分)(參考文獻Cséfalvay L, et al. Pre-symptomatic detection of Plasmopara viticola infection in grapevine leaves using chlorophyll fluorescence imaging[J].)
? 高光譜成像技術早期檢測柑橘潰瘍病
佛羅里達大學的研究人員使用高光譜成像技術檢測柑橘葉片和未成熟果實上幾個疾病發展階段(無癥狀、早期和晚期癥狀)的柑橘潰瘍病,這種疾病的無癥狀階段是治療樹木的關鍵時期。使用徑向基函數 (RBF)、K 最近鄰 (KNN)法對樣品進行識別,在RBF方法使用的植被指數中,水分指數 (WI) 和光化學反射指數(PRI)分別更準確地檢測了潰瘍病的無癥狀階段和早期階段。
上左圖:葉子(a)和未成熟果實(b)的ROI選區(白色圓圈)及葉子假彩色(c);上右圖:不同潰瘍病階段(健康、無癥狀、疾病早期和晚期)柑橘組織的光譜特征。下左圖:RBF和 KNN對不同潰瘍病階段柑橘組織的分類精度圖;下右圖:RBF 方法使用不同VI 對健康和無癥狀階段柑橘組織的分類準確率(參考文獻:Abdulridha J, et al. UAV-based remote sensing technique to detect citrus canker disease utilizing hyperspectral imaging and machine learning[J]. Remote Sensing, 2019)
? 無人機高光譜遙感成像技術早期檢測樹皮甲蟲侵害
樹皮甲蟲是歐洲最具破壞性的昆蟲之一,早期檢測樹皮甲蟲侵害對于控制其擴散至關重要(尤其在后代羽化前的“綠攻階段”),但此時受侵害樹木外觀上仍保持綠色,難以通過傳統方法識別。瑞典農業科學大學的研究人員使用無人機搭載Specim AFX10和AFX17高光譜相機,進行了四次飛行(T1、T2、T3、T4),覆蓋從首次受攻擊到后代開始羽化的時間。分析發現綠肩區域(490-550 nm)的光譜變化對樹皮甲蟲侵害最敏感,在T3(5-7周)和T4(7-9周)時,綠肩指數(GSCR1和GSCR2)對樹皮甲蟲侵害的檢測率分別達到0.76和0.83,表明可在樹皮甲蟲后代羽化前使用高光譜成像技術進行早期檢測。
上左圖:RGB正射影像圖(藍點表示健康樹木,紅點表示受侵害樹木);上右圖:樹冠分割示例(a)局部最大值檢測(b)分水嶺分割(c)與參考數據的匹配(d)健康樹冠(e)受侵害樹冠;下圖:T1、T2、T3、T4時期綠色肩部反射率曲線(a1、a2、a3、a4)一階導數(b1、b2、b3、b4)二階導數(c1、c2、c3、c4)曲線(其中GSIP是反射光譜上的最大斜率點,GSCP是最大曲率點,分別對應一階導波峰和二階導波谷)(參考文獻:Huo L, et al. Bark beetle pre-emergence detection using multi-temporal hyperspectral drone images: Green shoulder indices can indicate subtle tree vitality decline[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2024.)