_ Îmbunătățirea fenotipării câmpului: o nouă corecție a strălucirii tehnică care utilizează lumina polarizată

În mijlocul provocărilor precum o populație globală în plină expansiune și scăderea terenurilor arabile, fenotiparea plantelor oferă o modalitate de a automatiza agricultura și de a îmbunătăți diagnosticarea culturilor. Cu toate acestea, traducerea preciziei fenotipării în mediu controlat în condițiile de câmp rămâne un obstacol, în special în măsurarea cu precizie a culorii frunzelor din cauza strălucirii luminii solare. Soluțiile existente, de la simulări de împrăștiere a luminii până la fuziunea senzorilor 3D, necesită adesea metode complexe, consumatoare de timp sau nepractice.

În martie 2024, Plant Phenomics a publicat o cercetare intitulată „Mitigating Illumination-, Leaf-, and Dependențe de unghi de vizualizare în imagistica hiperspectrală folosind polarimetrie.” Această cercetare își propune să dezvolte o nouă tehnică de corectare a culorii strălucirii într-un singur cadru, utilizând modele BRDF polarizate și măsurători sensibile la polarizare, potențial revoluționând fenotiparea câmpului prin abordarea provocării persistente a strălucirii fără a fi nevoie de metode complexe sau care necesită mult timp.

Inițial, măsurătorile pBRDF au fost efectuate pe două plante de porumb B73 folosind modele SCATMECH la o lungime de undă de 550 nm, care au oferit baza pentru crearea unei biblioteci generalizate de modele mmBRDF pentru frunzele de porumb.

Acest lucru Pasul fundamental a fost urmat de simulări ale modelului de corecție, în care modelul a procesat reflectivitățile necorectate și parametrii Stokes și a arătat că polarizarea crescută a condus la o scădere a valorii percepute a parametrului γ. Acest lucru a sugerat un potențial de corectare a DoLP ridicat și a valorilor γ eronate, în ciuda provocărilor din zonele de retroreflectare.

Validarea acestui model de corecție a implicat măsurători spectrale ale adevărului la sol pe un câmp și compararea între Regiunile de interes (ROI) corectate și necorectate. ) din zonele DoLP scăzute și ridicate. Acest proces a confirmat uniformitatea comportamentului plantei pe câmp și de-a lungul timpului, susținând ipoteza modelului.

Datele testelor pe teren au arătat, de asemenea, că imaginile luate la diferite momente ale zilei au variat în gradul lor de polarizare, modelul de corecție reducând semnificativ eroarea pătrată medie (MSE) și abaterea standard a indicilor calculați, GNDVI și RERR, prin factori semnificativi.

Performanța modelului a fost validată vizual și statistic folosind date de imagine spectropolarimetrice. dintr-un studiu de teren, arătând o îmbunătățire semnificativă a preciziei imaginii fenotipice în diferite condiții. Eroarea și varianța datelor de imagine au fost reduse semnificativ, confirmând ipoteza invarianței spectrale și sugerând aplicabilitatea potențială a rețelei de corecție în diferite metrici cu două benzi.

Cercetarea s-a încheiat cu rezultate promițătoare, indicând că polarimetria ar putea juca un rol crucial în îmbunătățirea capacităților sistemelor de senzori multi- și hiperspectrale pentru aplicații de fenotipizare de mare debit în domeniu. Lucrările viitoare se vor concentra pe extinderea modelului la diferite soiuri de porumb, pe evaluarea impactului condițiilor meteorologice diferite și pe extinderea bibliotecii de mmBRDF și modele de corecție pentru aplicații agricole mai largi.

(Fluierul)