基于热红外成像技术小麦病害早期检测.PDFVIP

第 30 卷 第 18 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.18 2014 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep. 2014 183 基于热红外成像技术的小麦病害早期检测 1 2 1 1※ 李小龙 ，王 库 ，马占鸿 ，王海光 （1. 中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100193 ； 2. 中国农业大学信息与电气工程学院，北京 100083 ） 摘 要：实现对受到病原侵染的小麦植株进行早期检测，对于小麦病害的监测预警和及早防治具有重要意义。为 研究热红外成像技术早期检测小麦病害的可行性，该研究以小麦条锈病为例，以健康小麦植株、条锈病潜育期和 发病期小麦植株为试验材料，利用热红外成像技术采集他们的热红外图像和叶片温度，在潜育期内连续检测其热 红外图像和叶片温度随接种天数的变化。通过图像对比发现，接种后第 5 天，肉眼观察热红外图像可将受到侵染 但未显症的小麦植株与健康植株区分开来。进一步数据处理，表明接种后第 3 天处于条锈病潜育期的小麦植株叶 片平均温度和不同部位最大温差分别比健康植株叶片的低 0.08℃和高 0.04℃（P ＜0.05 ），可将处于条锈病潜育期 的小麦植株与健康植株区分开来。随着接种后天数的增加，处于条锈病潜育期的小麦植株叶片的平均温度和最大 温差与健康小麦植株叶片的差异逐渐增大。接种后第 12 天，接种小麦植株叶片平均温度比健康植株叶片低 1.22℃， 接种小麦植株叶片最大温差比健康植株叶片高 1.58℃。可见，利用热红外成像技术可以早期检测到小麦受到病原 侵染后的温度变化，热红外成像技术作为一种小麦病害早期检测的方法是可行的。 关键词：病害；图像处理；温度；小麦；条锈病；热红外成像；早期检测；潜育期 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.18.023 中图分类号：S127；S431.9 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-18-0183-07 李小龙，王 库，马占鸿，等. 基于热红外成像技术的小麦病害早期检测[J]. 农业工程学报，2014，30(18)： 183－189. Li Xiaolong, Wang Ku, Ma Zhanhong, et al. Early detection of wheat disease based on thermal infrared imaging[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(18): 183 －189. (in Chinese with English abstract) 害潜育期的叶片做出及时、准确的检测，及早预测 0 引 言 预报、制定防治方案和采取适当的防治措施，将会 小麦在生长过程中可受到多种病原的侵染，呈 在很大程度上抑制和减缓小麦条锈病的发生，降低 现多种不正常的症状表现，给小麦生产造成不同程 防治成本和病害损失。同样地，若能早期检测其他 度影响。由 Puccinia striiformis f. sp. tritici 引起的小 小麦病害，对于病害的监测预警和及早防治具有重 麦条锈病在世界[1-4] ，尤其是中