近距高光谱图像分析技术
VIB研究所-WIWAM表型成像系统开发团队

摘要
   VIB研究团队利用近距高光谱成像技术（HSI），在WIWAM高通量植物表型成像平台（HTPPP）中进行了早期检测植物干旱胁迫反应的研究。近距成像中的叶片反射光谱较易受到朝向成像系统的植物几何形态以及特定排列的影响。在所记录的信号中，诱导出了高度无信息变异，但植物生理性状的特定光谱信息却无法揭示出来。

   考虑到所用成像系统，利用线性反射模型用来描述每个像素距离以及方向对植物的影响，要构建此线性系数的模型，针对无信息照明影响，对光谱进行校准。但该方法受到参比光谱要求的影响，难以获取。作为替代方法，利用标准正态变量（SNV）的归一化方法来降低无信息变异。

一旦消除预想照明影响，植物光谱的其余差异认为与植物性状变化相关。要区分常规生长动力学以及压力相关现象，基于群集、监督波段选择以及直接测量光谱相似性（参比）开发了光谱分析程序，。要检测健康和胁迫植物的区分度，采用了单向方差分析法(ANOVA) 进行了统计检测。

   利用在HTPPP表型平台获取的玉米植物 (Zea mays L.)的HSI数据对该假设分析技术进行验证，用以早期检测玉米植物的干旱胁迫。结果显示，因预期照明的作用，利用SNV反射光谱的预处理显著降低了变异。所推荐的归一化光谱的光谱分析法成功检测到了第3天诱导干旱胁迫，验证了HSI在胁迫检测研究中潜力，这进一步支持了其在高通量表型成像系统HTPPP的应用。