高光譜成像檢測小麥、玉米種子活力

    種子是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。種子的活力是種子質(zhì)量的關(guān)鍵因素，與生物和非生物脅迫，萌發(fā)的抗性密切相關(guān)。準(zhǔn)確的種子活力檢測方法對種子公司和農(nóng)民來說非常重要。根據(jù)種子測試協(xié)會（ISTA）規(guī)則確定種子活力的傳統(tǒng)方法包括染色，電導(dǎo)率測試，免疫測定和發(fā)芽試驗。然而，它們是勞動密集型，耗時且具有破壞性，這些方法還受到人為因素的影響。因此，必須開發(fā)非破壞性，高度敏感的方法，以確保現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工業(yè)的作物種子的測量速度、生存力和發(fā)芽率。高光譜成像技術(shù)，就是以非破壞性的方式對有活力和無活力的作物種子進(jìn)行檢測和分類。

1 小麥種子活力檢測

    利用Specim高光譜圖像采集，以及波長分析的方法，用于有活力和無活力小麥種子的檢測。高光譜成像光譜有很大的潛力來有效地區(qū)分小麥種子在VIS / NIR范圍（400-1000 nm）的生存能力（Tingting Zhang et al. A Reliable Methodology for Determining Seed Viability by Using Hyperspectral Data from Two Sides of Wheat Seeds, Sensors, 2018, 18: 813.）。

選擇小麥種子敏感波長之前，光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理

小麥種子兩側(cè)的高光譜信息，在發(fā)芽和未發(fā)芽種子之間平均光譜觀察到明顯差異

2 玉米種子活力檢測

    實驗對兩個不同類別的玉米種子進(jìn)行8種不同老化處理，利用Specim高光譜成像檢測玉米不同的老化時間籽粒活力（Lei Feng et al. Identification of Maize Kernel Vigor under Different Accelerated Aging Times Using Hyperspectral Imaging. Molecules, 2018, 23: 3078.）。

兩種玉米籽粒在8種不同老化條件下的平均光譜反射曲線（a）玉米1；（b）玉米2

    玉米籽粒光譜反射曲線的變化趨勢相似，屬于同一品種，但經(jīng)歷了不同的老化過程。兩種玉米品種的反射曲線變化趨勢明顯相似。

二階導(dǎo)數(shù)預(yù)處理的平均光譜：（a）玉米1；（b）玉米2，可以觀察到在某些波長下不同老化時間下玉米籽粒的光譜差異

兩個玉米品種的不同老化時間下的高光譜圖像進(jìn)行PCA分析

    盡管8個處理之間存在一些重疊，但是不同老化處理后的玉米籽粒根據(jù)其自身光譜的不同特征組合在一起。沒有老化處理的玉米籽粒在圖b-e中部分分離，這揭示了它們之間的差異。沒有老化處理的玉米粒和不同老化處理下的玉米粒在高光譜成像中存在更多差異。

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