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閱讀：124發(fā)布時(shí)間：2025-10-31
紅外成像技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面已有很多，剛開始用于園藝產(chǎn)品的分析和蘋果損傷的發(fā)現(xiàn)和植物健康狀況的評(píng)估。目前，已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和園藝中的貯藏室的設(shè)計(jì)和控制以及蔬菜的保鮮貯藏、對(duì)一些敏感的生物產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估和控制，對(duì)農(nóng)作物的生理衰變的檢測(cè)在水果和蔬菜成熟時(shí)期，通過(guò)熱成像對(duì)其進(jìn)行熱溫的測(cè)定往往可以評(píng)估氣候?qū)ζ涞拿{迫。還有水果和蔬菜新鮮程度的評(píng)估、植物不同部分受蟲害的影響、蘋果成熟程度，糖分及種間的差異的鑒定、空氣對(duì)流量的測(cè)定等當(dāng)今高科技技術(shù)已成為新的產(chǎn)業(yè)和投資熱點(diǎn)，創(chuàng)造了億萬(wàn)的財(cái)富和無(wú)法預(yù)計(jì)的社會(huì)效益。
農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中受環(huán)境和氣候的影響較大，并在農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量上直接反映出來(lái)。因此，及時(shí)獲取農(nóng)作物的相關(guān)信息對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的調(diào)控起到了積極的信息參考作用。運(yùn)用高分辨率的紅外熱像儀，可以快速、準(zhǔn)確地測(cè)定農(nóng)作物表面溫差變化，并同步監(jiān)測(cè)環(huán)境因子（土壤水分含量和氣候條件），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況，以探索環(huán)境因子對(duì)農(nóng)作物生理指標(biāo)的影響，從而預(yù)測(cè)植物的生長(zhǎng)趨勢(shì)，并及時(shí)反映作物是否收到干旱、高溫等環(huán)境的脅迫和生理脅迫。
以紅外熱成像技術(shù)為核心的紅外遙感可以大面積農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況、有無(wú)病蟲害以及產(chǎn)量估算等方面提供可靠而及時(shí)的情報(bào)，各種農(nóng)作物有不同的吸收、反射和輻射光譜特征。這種光譜特征不僅表現(xiàn)在各種農(nóng)作物在同一光譜區(qū)的反射不同，而且同一種作物在不同的光譜區(qū)的反射（輻射）也有顯著的差別，甚至同一種作物在不同的季節(jié)、不同的地區(qū)以及不同的太陽(yáng)照射角度下，它的反射光譜也各不相同，正是這種不同的光譜特征為確定作物的長(zhǎng)勢(shì)和監(jiān)督作物的病蟲害提供了依據(jù)。也正是根據(jù)這些對(duì)作物不同時(shí)期的長(zhǎng)勢(shì)的季節(jié)、不同的地區(qū)以及不同的太陽(yáng)照射角度下，它的反射光譜也各不相同。正是這種不同的光譜特征為確定作物的長(zhǎng)勢(shì)和監(jiān)督作物的病蟲害提供了依據(jù)。也正是根據(jù)這些對(duì)作物不同時(shí)期的長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行監(jiān)視，從而判斷各個(gè)時(shí)期生長(zhǎng)狀態(tài)以達(dá)到提前對(duì)最終的作物產(chǎn)量估算，從而為農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸、貯藏、加工、市場(chǎng)調(diào)度和國(guó)際貿(mào)易等方面的工作帶來(lái)便利。紅外遙感是快速、大面積測(cè)試作物各種狀態(tài)的現(xiàn)代化手段，其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)接觸地逐個(gè)單元對(duì)地物“觀察"，無(wú)需采樣統(tǒng)計(jì)與后處理.遙感人的眼睛延伸。遙感比眼睛功能更強(qiáng)之處在于它能將地物對(duì)陽(yáng)光的反射與自身的輻射光分解為各個(gè)波段分別成像，還能夠?qū)θ说囊曈X(jué)范圍以外的紅外光或長(zhǎng)波的電磁波攝影成像將波段分解越細(xì)，越能夠?qū)⒖此祁伾粯拥牡匚锶缪┡c石灰、水稻與小麥區(qū)分開來(lái)。
現(xiàn)在所推進(jìn)的研究，不僅僅是通過(guò)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的積累可以測(cè)量到整體的溫度分布，還希望能夠?qū)崿F(xiàn)僅針對(duì)特定區(qū)域的日照時(shí)間長(zhǎng)短等農(nóng)作物信息的 “可視化"。 在氣候環(huán)境變化方面，往往會(huì)根據(jù)常年情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，但現(xiàn)實(shí)情況是常常會(huì)與預(yù)測(cè)發(fā)生很大偏差。但人們期待著，如果通過(guò)長(zhǎng)期安裝固定式攝像頭，能夠?qū)崟r(shí)且定期地同時(shí)采集到溫度數(shù)據(jù)、熱成像以及可視圖像的話，則今后就有可能實(shí)現(xiàn)更加有的放矢，即以順應(yīng)環(huán)境變化的形式、根據(jù)不同環(huán)境情況來(lái)施投肥料或養(yǎng)分。以大米為例，如果在大米成熟階段遇到持續(xù)高溫天氣，會(huì)發(fā)生所謂的“高溫障礙"，也就是會(huì)形成大量的未成熟白色米。而發(fā)生這種情況也不僅僅全部是由于氣溫高所導(dǎo)致的，農(nóng)業(yè)人員的澆水或施肥管理沒(méi)有跟上也是原因之一。大米如果發(fā)生這樣的“高溫障礙"，其本身的等級(jí)將受到很大的影響。而針對(duì)這種情況，如果通過(guò)導(dǎo)入紅外熱成像攝像機(jī)，實(shí)時(shí)獲取到溫度分布或熱成像數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)大米成長(zhǎng)與“高溫障礙"發(fā)生趨勢(shì)的關(guān)聯(lián)性的話，則有可能通過(guò)盡早地采取對(duì)策，營(yíng)造出適合大米成長(zhǎng)的環(huán)境，將大米所受的損失控制在最小的限度之內(nèi)。另外，通過(guò)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的積累，可以了解到禾苗或稻葉的日照時(shí)間及溫度分布情況，進(jìn)而通過(guò)提供與其相對(duì)應(yīng)的灌水量，也可以減輕大米所受到的損失。更進(jìn)一步的話，人們期待著數(shù)據(jù)積累還可以成為在明年、后年是否提早或推遲進(jìn)行育苗的判斷依據(jù)，也就是可以對(duì)僅僅靠人類生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)所無(wú)法對(duì)應(yīng)的部分進(jìn)行有數(shù)據(jù)依據(jù)的補(bǔ)足。
隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、敏感攝影技術(shù)及圖像處理技術(shù)的發(fā)展，紅外熱成像技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍逐漸拓寬，但是仍然存在一些問(wèn)題和困難有待進(jìn)一步探討和研究。
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