多光谱成像技术在植物学研究中的应用
王众司, 贾亚萍, 张瑾, 王若涵

Multispectral Imaging and Its Applications in Plant Science Research
Zhongsi Wang, Yaping Jia, Jin Zhang, Ruohan Wang
表1 多光谱成像技术在植物学研究中的应用
Table 1 Application of multispectral imaging in plant research
应用 波长范围(nm) 关键波长(nm) 应用模型 精度 成像优势 参考文献
植物表型鉴定 446, 452, 473, 505, 524, 534, 568, 594, 673, 704, 715, 734, 949 - PLSR (偏最小二乘回归); PLS-DA (偏最小二乘判别分析); SPA (连续投影算法); RF (随机森林) 0.79 玉米表型高通量鉴定的新方法 Feng et al., 2018
植物病害检测 365-960
350-2500
520, 540, 580, 610, 630, 650, 770 SVM (支持向量机); OLS (普通最小二乘法) 平均高于0.85 可检测未产生肉眼可见变化时的病害 Veys et al., 2019;
Liu et al., 2020a
果实品质鉴定 325-1100
550-950
640, 670, 760 LDA (线性判别式分析); K- NN (K-近邻); FCMA (模糊C-均值聚类算法) 平均高于0.97 柑橘类水果高通量品质鉴定的新方法 Wei et al., 2017;
Li et al., 2017
微生物侵染检测 400-1000
375-1600
475, 560, 668,
840, 717
382-1032
400-1100
396, 578, 741, 420, 631, 990; 494, 578, 639, 678; 840; 475.56, 548.91, 652.14, 516.31, 720.05, 915.64 ANOVA (方差分析); Kruskal-Wallis检验; LDA; QDA (二次判别分析); PLS (偏最小二乘法); LR (线性回归); SVM; PCA (主成分分析) 平均高于0.93 可检测未产生肉眼可见变化时的侵染 Vrešak et al., 2016;
Yin et al., 2017; Nagasubramanian et al., 2018; Baek et al., 2019a; Fahrentrapp et al., 2019
植物损伤鉴定 375-970
650-830
- SVM; RF; CNN (卷积神经网络) 平均高于0.89 可检测未产生肉眼可见变化时的损伤 Lu and Lu, 2018; Salimi and Boelt, 2019
生理状态检测 405, 560, 660, 860
400-1100
375, 405, 435, 450, 470, 505, 525, 570, 590, 630, 645, 660, 700, 780, 850, 870, 890, 910, 940, 970
400-1000
380-2200
510, 550
700, 800, 900,
1000
LR (线性回归); RC (相关
曲线); PLS (偏最小二乘法); MLR (多元线性回归);
LDA; PCA (主成分分析); OTSU (最大类间方差); BPANN (反向传播人工神经网络); SVMR (支持向量机回归)
平均高于0.96 可实现植物无机元素、代谢物的
无损检测
Lara et al., 2016; Khodabakhshian et al., 2017; Wang et al., 2018; ElMasry et al., 2019a; Wang et al., 2020
种子鉴定 405, 470, 530, 590, 660, 850
1000-2500
- MLR (多元线性回归); PLS-DA 平均高于0.97 可实现种子生活力或化学处理的非侵入式检测 Mcdonald et al., 2019; Baek et al., 2019b