多光譜與高光譜在農業中的不同應用
發布時間: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中的真正好處是什么。
光譜分辨率是區分高光譜圖像與多光譜圖像的主要因素。基于光譜響應,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勢使得能夠區分不同的作物特征,從而能夠解決越來越復雜的農業問題。場景中的細節越多/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別,強調了解決特定農業應用的能力。
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,并診斷該狀態的確切原因。從這個意義上說,多光譜成像類似于醫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,從而識別作物病害、害蟲和營養缺乏癥。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新產品。多光譜成像技術缺乏足夠的信息來實現持續發展。因此,高光譜成像有望成為全球范圍內各種農業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,它具有多種優勢,可以解決不同的農業問題,例如檢測疾病、害蟲、氮磷鉀缺乏、雜草識別等。精準農業需要的不僅僅是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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