高光譜相機是在連續(xù)光譜測量的基礎(chǔ)上，同步進行可視化成像，具有圖譜合一的獨特優(yōu)勢。既可以觀測到作物不同脅迫癥狀的空間特征，又可獲取受脅迫作物的光譜信息，綜合地反映作物遭受脅迫的程度。目前高光譜成像已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點，學者們利用高光譜成像技術(shù)定量化地提取作物所遭受的各種脅迫特征,利用高分辨率的圖像對葉片的物理性狀、表型特征進行分析，從而進行多維度作物生理生態(tài)及內(nèi)部機理探測研究。
傳統(tǒng)的地物光譜儀僅能采集單一的光譜數(shù)據(jù)，其點測量（Spot measurement）數(shù)據(jù)采集方式造成測量效率低、誤差大（比如幾乎沒法精準病斑測量）等缺點，且數(shù)據(jù)分析非常耗時。IQ智能高光譜相機具備智能化、高通量面測量、在線實時分析等特點，一舉解決了高通量+光譜測量+成像分析問題，革新了作物表型研究、性狀分析、病蟲害監(jiān)測研究的技術(shù)手段。
近日，我公司使用IQ便攜式智能高光譜相機與ASD便攜式地物光譜儀同時進行野外作物實地光譜數(shù)據(jù)采集及對比實驗。
本實驗使用以上兩種儀器同時對試驗田中的小麥進行數(shù)據(jù)采集，分別獲取了同一區(qū)域的高光譜數(shù)據(jù)和圖像信息。IQ采取內(nèi)置推掃CCD成像技術(shù)，體積小、重量輕、能耗低，可更充分的測量每個地面分辨單元的能量，增加相對信噪比。ASD便攜式地物光譜儀單次采集數(shù)據(jù)為視場內(nèi)所有地物的平均光譜數(shù)據(jù)，僅得到一條光譜曲線；IQ獲取的高光譜圖像每個像素點都有其特有的光譜曲線，對地物的研究提供更精確度全面的信息。
圖1 ASD高光譜數(shù)據(jù)結(jié)果（左圖）、IQ高光譜成像數(shù)據(jù)結(jié)果（右圖）
IQ相機自帶數(shù)據(jù)分析及建模軟件，可進行快速結(jié)果分析、自定義App操作，在一些惡劣環(huán)境下還可遠程控制IQ相機進行數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)集可直接導入ENVI等通用光譜分析專業(yè)軟件，進行進一步的分析。
試驗田中有一區(qū)域的小麥患白粉病較嚴重，健康小麥（橙色曲線）和患病小麥（綠色曲線）在400-1000nm范圍有明顯的反射差異，如下圖所示。
圖2 健康小麥和患白粉病小麥的光譜差異圖
基于IQ高光譜成像數(shù)據(jù)，我們現(xiàn)場即快速進行了建模分析，當即完成該區(qū)域白粉病小麥的光譜模型創(chuàng)建。然后在創(chuàng)建的模型上對其他患病區(qū)域進行驗證，通過對比，自動檢測到的小麥白粉病位置與實際位置匹配度較高，完全滿足野外快速篩查植物病的需求。
圖3 基于自定義APP快速識別小麥患白粉病區(qū)域
IQ作為一款智能、便攜的手持式科研高光譜儀，集高光譜數(shù)據(jù)采集、分析處理、結(jié)果可視化等功能特點于一體。相比地物光譜儀獲取的目標高光譜信息更精確全面，同時又能獲取目標的空間特征信息，圖譜合一，為數(shù)據(jù)處理和分析提供更詳細的信息。此外，IQ還可通過無線WIFI進行遠程控制，從而實現(xiàn)無需人工值守的智能化操控作業(yè)。在作物表型研究、病蟲害檢測、抗性篩選和物種快速識別等研究應用中具有不可比擬的優(yōu)勢。
除此之外，在精準農(nóng)業(yè)、遺傳育種、食品檢測、藝術(shù)品鑒定、考古文博應用、醫(yī)學檢測、動物行為研究等領(lǐng)域，IQ智能高光譜相機也有著廣泛的應用前景。
易科泰生態(tài)技術(shù)公司全面提供作物科學研究高光譜成像技術(shù)創(chuàng)新應用方案及葉綠素熒光技術(shù)方案，EcoLab實驗室提供合作實驗和作物表型檢測技術(shù)服務。
