一、應(yīng)用：
采用高光譜成像技術(shù)識(shí)別生態(tài)因子，與地面監(jiān)測系統(tǒng)同步觀測，完成從點(diǎn)、到樣方、樣帶、景觀的尺度轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)的多光譜掃描儀相比，高光譜成像能夠得到上百個(gè)波段的連續(xù)圖像，且每個(gè)圖像像元都可以提取一條光譜曲線。這種“圖譜合一”的特點(diǎn)，可用于生態(tài)因子的生理生態(tài)觀測。

二、光譜采集方式：

1、葉片級(jí)自發(fā)光：通過測量葉片外施光源后的自發(fā)熒光，監(jiān)測其發(fā)生、發(fā)展過程，研究植物的逆境生理。


主要植物脅迫類型及監(jiān)測參數(shù)一覽表

植物脅迫類型	監(jiān)測參數(shù)
水分脅迫	C3植物：Y(II)（用于非常早期的水分脅迫）、Fs/Fo & Fs（用于中度水分脅迫）。 C4植物：Y(II)（用于非常早期的水分脅迫，與氣體交換測量相關(guān)性很好）、ETR/A（恒定的比率，熒光儀和光合儀結(jié)合）
熱脅迫	Y(II)（35oC以上中度熱脅迫，兩秒完成）； 熒光淬滅（35oC以上中度熱脅迫，用時(shí)較長）； Y(II)和A（碳同化）相結(jié)合（光合儀和熒光儀結(jié)合測量）
低溫脅迫	ETR/CO2同化率；Yield；Fv/Fm；ETR；熒光淬滅及弛豫參數(shù)（NPQ, qN, qP, qL, qE, qT, qI,Y(NPQ), Y(NO).，光響應(yīng)曲線。
光脅迫	熒光淬滅和淬滅弛豫Y(II), q L , Y(NPQ), Y(NO)（用于研究光保護(hù)機(jī)制） 光響應(yīng)曲線（光強(qiáng)對Y(II)和ETR的影響，利用熒光儀可輕松測量） Y(II)和Fv/Fm（與碳同化相關(guān)）
凍害脅迫	Yield；Fv/Fm；ETR；熒光淬滅及弛豫參數(shù)（NPQ, qN, qP, qL, qE, qT, qI,Y(NPQ), Y(NO).）
營養(yǎng)脅迫	氮脅迫：CCI（吸收-透射比指數(shù)，非熒光參數(shù)）、熒光比率（F735/F700）、K點(diǎn)熒光值（熒光儀中OJIP協(xié)議，對嚴(yán)重氮缺乏敏感）、qP（熒光淬滅參數(shù)，可指示嚴(yán)重氮缺乏）和Y(II) 硫脅迫：CCI、Fv/Fm 硼脅迫：Y(II)和ETR 鈣脅迫：Fv/Fm 氯脅迫：Y(II) & ETR , Fv/Fm 鐵脅迫：CCI、Y(II)、K（OJIP） 鈷脅迫：Y(II) 銅脅迫：Y(II)和Fo/F 5min 鎂脅迫：PI ABS 錳脅迫：Fv/Fo 鉬脅迫：CCI 鎳脅迫：ETR 磷脅迫：Fv/Fm、PI ABS 鉀脅迫：Y(II), NPO, 和 qP

2、反射成像光譜

反射成像光譜采集方式有兩種，一種是便攜式，一種是旋轉(zhuǎn)式。光譜范圍有三種可選：
400-1000nm； 950-1700nm 及 1000-2500nm。

2.1便攜式高光譜成像儀：
集高光譜數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和處理結(jié)果可視化于一體， 同時(shí)在相機(jī)中直接集成了操作控制系統(tǒng)，通過相機(jī)自帶的觸摸屏就可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)基本數(shù)據(jù)的采集和分析過程，實(shí)現(xiàn)智能化操作，克服了市場上高光譜相機(jī)操作復(fù)雜、使用不便等缺點(diǎn)。

主要技術(shù)性能指標(biāo)：
1) 機(jī)身小巧輕便，只有1.3kg，實(shí)現(xiàn)輕松手持操作；
2) 具備光譜和取景器雙鏡頭
3) 一體式設(shè)計(jì)，內(nèi)置自動(dòng)推掃、數(shù)據(jù)采集處理、操作系統(tǒng)、觸摸屏及操作鍵、GPS等
4) 現(xiàn)場實(shí)時(shí)快速檢測、全自動(dòng)智能分析、高質(zhì)量光譜大數(shù)據(jù)
5) 波段范圍400-1000nm，7nm光譜分辨率，204個(gè)波段
6) 圖像分辨率512x512像素，像素大小17.58um
7) 視野31度，物距15cm至無窮遠(yuǎn)，1m視野55x55cm
8) 數(shù)據(jù)格式：Specim數(shù)據(jù)集，與ENVI等兼容
9) 32GB SD存儲(chǔ)卡，可通過USB輸出
10) 5200mAh鋰電電池
11) 防護(hù)級(jí)別：IP5x，可選配防護(hù)外套

應(yīng)用案例：
Specim公司與德國波恩大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作，利用Specim IQ高光譜成像儀，對作物病害與表型進(jìn)行了研究分析，并發(fā)表論文“Specim IQ: Evaluation of a New, Miniaturized Handheld Hyperspectral Camera and Its Application for Plant Phenotyping and Disease Detection”(Sensor, 2018)

2.2 旋轉(zhuǎn)式高光譜成像系統(tǒng)：
將可見光近紅外（VNIR或NIR）光譜與高分辨率成像相結(jié)合，采用推掃式（pushbroom）成像技術(shù)對運(yùn)動(dòng)的樣品或在運(yùn)動(dòng)中對靜止的樣品進(jìn)行逐線全波段光譜采集并同步生成圖像。
獲取樣品化學(xué)成分的量化數(shù)據(jù)以及空間分布等詳細(xì)信息，圖像中每一像素都記錄了其對應(yīng)樣品點(diǎn)的化學(xué)組成、質(zhì)量、顏色等信息的光譜特征，用于對樣品進(jìn)行定性、定量分析。
特點(diǎn)：
1) 擁有GigE Vision和CameraLink兩種接口選擇，配置軟件開發(fā)包，滿足用戶的多樣化需求
2) 線陣推掃成像方式，在具有高速成像的同時(shí)，同一時(shí)間獲得目標(biāo)區(qū)域的所有光譜信息數(shù)據(jù)，保證每一個(gè)空間像素的光譜純潔度，為客戶提供更加真實(shí)準(zhǔn)確的高光譜數(shù)據(jù)
3) 采用高透光率的光學(xué)設(shè)計(jì)（F/1.7），把相機(jī)的聚光能力提升到了一個(gè)嶄新的標(biāo)準(zhǔn)，并且只需要一個(gè)線光源就可滿足設(shè)備需求
4) 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一進(jìn)行波長標(biāo)定，保障每臺(tái)設(shè)備都可產(chǎn)生相同的可重復(fù)光譜數(shù)據(jù)，方便安裝和替換，無需返廠再次標(biāo)定
5) 高靈敏度快速光學(xué)結(jié)構(gòu)，成像速度快，全譜段采集速度為330行/秒
6) 采集方式靈活，具備多區(qū)域選擇功能（MRO），波段可選，既可選擇采集全部220波段，也可選擇感興趣的任一波段
7) 結(jié)構(gòu)緊湊小巧，操作簡便
8) 高速成像、高信噪比
9) 可選配不同掃描平臺(tái)對植物、種子等進(jìn)行高光譜掃描成像分析，包括旋轉(zhuǎn)式掃描支架、實(shí)驗(yàn)室掃描平臺(tái)（有40x20cm和100x50cm兩種規(guī)格）等

主要技術(shù)指標(biāo)：

	AZ-10	AZ-17
波段范圍	400-1000nm	950-1700nm
波段數(shù)量	224	224
光譜分辨率 FWHM	5.5nm	8nm
空間分辨率	1024像素	640像素
幀頻	330 FPS	670 FPS
視野（FOV）	38度	38度
光圈	F/1.7	F/1.7
信噪比（SNR）	600:1	1000:1
端口	CameraLink/GigE	CameraLink/GigE
尺寸規(guī)格	150x85x71mm	150x85x71
重量	1.26kg	1.56kg

植物光合生理遙測系統(tǒng)：由Specim公司與德國Juelich研究中心為歐洲太空局（ESA）地球探測項(xiàng)目（FLEX）研制的Hyplant傳感器，是世界上款商業(yè)化高光譜葉綠素?zé)晒獬上駜x。
采用夫瑯和費(fèi)線深度法，可以檢測太陽輻射誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒猓⊿un-induced Fluorescence），用于陸空雙基植物葉綠素?zé)晒飧吖庾V成像測量分析。
微弱的熒光信號(hào)在670-780nm這段特定光譜區(qū)間中的兩個(gè)氧氣吸收波谷處被探測出。通過運(yùn)用SPECIM的高透光率(F/1.7)的成像光譜儀以及新型的攝像探測技術(shù)SCMOS，即使快速成像的飛行狀態(tài)中，該系統(tǒng)在擁有超高的光譜采樣精度(0.11nm)和*的成像質(zhì)量的同時(shí)，也具有低噪聲，高動(dòng)態(tài)采集范圍以及優(yōu)秀的信噪比的優(yōu)點(diǎn)。
因此，這款高光譜成像儀可以在地面或空中對小到一片葉子大到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行光合作用活性探測，獲取點(diǎn)、面，樣地等不同尺度的植物熒光mapping。

主要技術(shù)指標(biāo)：
1) 波段范圍：670-780nm
2) 空間分辨率：384/768像素
3) 高透光率，F(xiàn)/1.7
4) 高信噪比，680:1
5) 幀頻：65fps
6) 視野：32.3度，0.5m至無窮遠(yuǎn)
7) sCMOS科研級(jí)檢測器，快照模式，破耳貼制冷
8) 大小規(guī)格：588x227x160mm，14.2kg（未包括DPU）

短波紅外高光譜成像系統(tǒng)：
整合了VNIR至SWIR高光譜成像、自動(dòng)掃描技術(shù),由高光譜成像儀、自動(dòng)掃描臺(tái)架和數(shù)據(jù)采集處理軟件組成，用于植物表型分析、植物生理生態(tài)學(xué)研究、遺傳育種、種子質(zhì)量檢測、中草藥鑒定、食品檢測、動(dòng)物表型分析等領(lǐng)域。
技術(shù)指標(biāo)：

	SWIR(nm)
波段范圍	1000-2500
光譜分辨率(FWHM)	12nm
波段	288
空間分辨率（像素）	384
光圈	F/2.0
信噪比	1050:1
幀頻(fps)	450
重量	>14kg

應(yīng)用案例：
Priscila S.R.Aries、Everaldo P. Medeiros等利用近紅外sisuCHEMA高光譜成像分析系統(tǒng)（波段范圍1000-2500nm），對棉花炭疽病等病原進(jìn)行了研究，論文發(fā)表在2018年J.Spectral Imaging（Near infrared hyperspectral images and pattern recognition techniques used?to identify etiological agents of cotton anthracnose and ramulosis）


Maxleene Sandasi、Alvaro Viljoen等，利用sisuCHEMA高光譜成像分析技術(shù)，對不同品種人參進(jìn)行了定性分析研究，認(rèn)為是一種簡單快速非損傷性鑒定檢測技術(shù)。論文發(fā)表在2016年Molecules（The Application of Vibrational Spectroscopy Techniques in the Qualitative Assessment of Material Traded as Ginseng）

Paul J.Williams等利用sisuCHEMA高光譜成像技術(shù)，對鐮刀霉屬生長特性及其品種差異進(jìn)行了研究，論文發(fā)表在2012年Anal Bioanal Chem.上（Near-infrared (NIR) hyperspectral imaging and m*riate image analysis to study growth characteristics and differences between species and strains of members of the genus Fusarium）。