非洲南端的沙漠和半沙漠是荒涼的地方，氣候干旱，降雨量少，氣溫高。 但這里是上奇怪的植物—石頭花的產(chǎn)地。同時也是芬蘭生物學家University of Eastern Finland Tommi Nyman博士和挪威NIBIO Svanhovd以及南非University of Stellenbosch的植物生態(tài)學家Allan Ellis教授從進化論角度研究植物的地方。
石頭花的偽裝
在惡劣的環(huán)境中，所有植物都需要某種偽裝以免受動物的侵害。石頭花十分擅長偽裝：身體大部分埋在土壤中，只將它多汁的葉子平頂突出到土壤表面，這使得石頭花很難被發(fā)現(xiàn)。但是由于在南非、納米比亞和博茨瓦納的土壤性質差異很大，土壤中的礫石可以是棕色、灰色、黃色、紅色或幾乎是白色，粒徑也可以從細砂到大卵石。隨著時間的推移，一些石頭花的后代會發(fā)現(xiàn)自己得顏色相對應周圍的環(huán)境十分顯眼，處于一個十分容易被天敵發(fā)現(xiàn)的環(huán)境中。
圖1 石頭花的生長環(huán)境
尋找一個準確的顏色測量工具
研究者們提到：“在石頭花的研究過程中，由于石頭花和環(huán)境的顏色十分接近，必須尋找一個工具盡可能準確和客觀地測量顏色，這也就是我們選擇高光譜成像技術的出發(fā)點?！?/p>
高光譜相機非常適合顏色測量，因為它比RGB相機更，而且不像主觀的目視檢查，可以定義目標的絕對顏色，例如在實驗室顏色空間中，絕對精度可達?E<1；與另一個目標的顏色對比，相對精度?E=0.2。這比人類對顏色的感知（?E=1）要好，而且明顯優(yōu)于只能達到?E=8-10的RGB相機。
圖2 Specim IQ測試圖
Why Specim IQ？
當確定了利用高光譜成像技術進行研究后，下一步就是找到一個可以在南非沙漠的端條件下工作的高光譜相機。由于惡劣的環(huán)境條件，南非研究地點多是距離長，道路崎嶇不平的地方，天氣條件其惡劣，并且到處都是灰塵，光線刺眼變化很快，需要一個緊湊耐用，可以適應這些惡劣條件的高質量快速相機。當Tommi Nyman博士了解到Specim IQ時，說：“這里的地形很崎嶇，所以你不想隨身攜帶非常大和沉重的設備，Specim IQ體積小，移動方便，便于運輸和現(xiàn)場使用，而且它非常適合進行我們想要的測量?！?/p>
圖3 Specim IQ現(xiàn)場測試圖
Specim IQ的電池壽命也被認為是一個很大的優(yōu)勢，因為他們的團隊有時需要在野外露營了3-4個晚上，才能得到儲備和充電的機會。Nyman博士說：“在野外，你需要一整天只使用一個電池的高光譜相機?！?/p>
Specim IQ相機成像速度也很快，這在惡劣和快速變化的光線條件下是必不可少的。非洲的光線很刺眼，白天太陽直射，陰影是尖銳而深邃的。當云層遮住太陽時，光照條件會在短時間內發(fā)生劇烈變化。因此，在特定的光照條件下，設置好曝光時間，以便在下一個云出現(xiàn)并完全改變光照條件之前完成數(shù)據(jù)的快速采集。
圖4 Dr. Tommi Nyman
The future?
目前，所有關于石頭花項目需要的數(shù)據(jù)都已經(jīng)采集完成，并且石頭花項目團隊正在進行進行數(shù)據(jù)分析，日后也會將研究成果分享給大家。
高光譜成像在生態(tài)學研究方面還有很多潛在應用。這是一個廣泛的研究領域，有許多與石頭花研究問題類似的研究方向。便于運輸和現(xiàn)場使用的高光譜設備為生態(tài)領域的研究提供了一個新的機遇。
小百科
石頭花：石頭花又名生石花、象蹄、元寶等，是著名的多年生小型多肉植物。莖很短，常常看不見。葉肉質肥厚，兩片對生聯(lián)結而成為倒圓錐體，有“鞍”、“球”、“足袋”等形狀，葉頂部花紋形如樹枝，色彩美麗。生石花品種較多，各具特色。其外型和顏色酷似彩色卵石，故人稱為“活石子”或“卵石植物”。更為有趣的是其葉片的顏色會與周圍的土壤顏色相仿，來保護自己。多年生肉質植物。高2-3cm，球體卵圓形，球狀葉淡灰棕色，頂面樹枝狀凹紋，棕色，半透明。莖較短，植株是由2片對生的肉質葉聯(lián)結而成的圓錐體?；ń瘘S色。
產(chǎn)品信息：
芬蘭SPECIM IQ手持智能型高光譜相機：http://www.buyu5683.com/product/201801319.shtml
