高光谱影像的苹果花叶病叶片花青素定量反演

文献类型： 中文期刊

第一作者： 田明璐

作者： 田明璐;班松涛;常庆瑞;张卓然;武旭梅;王琦

作者机构：

关键词： 高光谱成像;花叶病;苹果叶片;花青素;波段选择;色素光谱指数

期刊名称： 光谱学与光谱分析

ISSN： 1000-0593

年卷期： 2017 年 37 卷 10 期

页码： 3187-3192

收录情况： EI ; SCI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 花叶病是苹果叶片常见的病毒性病害,患病叶片的花青素含量出现异常。以叶片花青素含量作为病害严重程度的定量化指标,使用高光谱成像技术获取感染花叶病的苹果叶片的高光谱图像,分析叶片的光谱特征,通过任意两个波段的反射率的不同数学组合,构建并筛选对染病叶片花青素含量高度敏感的最优光谱指数,进而建立苹果叶片花青素含量的高光谱估算模型,最终实现苹果叶片花青素含量分布状况的可视化表达。结果表明,随着病害严重程度的增大,苹果叶片的花青素含量升高;叶片染病区域的光谱反射率在整个可见光区域明显增加,而且出现了红边蓝移现象。通过两两波段组合构建的三种光谱指数(NDSI(770,722),RSI(717,770),DSI(581,520))与苹果叶片花青素含量的相关系数绝对值均达到0.8以上。在构建的四种苹果叶片花青素含量估算模型中,选用三个光谱指数为参数、并使用偏最小二乘回归方法建立的AnthPLSR模型精度最高(R2=0.823,RMSE=0.056)。采用Anth-PLSR模型对患病叶片的高光谱图像进行逐像元解算,得到苹果花青素含量分布图。进一步通过叶片花青素含量分布图计算苹果叶片整叶的花青素含量平均值,作为苹果叶片健康程度的定量化指标。此外,通过提取整叶光谱均值、使用同样模型可简洁有效地估算苹果整叶花青素含量平均值。为苹果叶片花叶病病害监测提供了一种直观、快速的技术手段。

分类号： S436.611`TP391.41

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