彩色成像分析方法能从植物的颜色、形状、纹理上获得大量直观信息，但要进行有效分析却存在这诸多的困难: 1、通过肉眼进行植株病虫害的识别，观测者的变化会给识别的结果造成很大的差异。2、自动化专家诊断系统提高了植株病虫害的诊断有效度，但照明条件、成像系统的光谱响应都影响成像质量。3、人眼和彩色相机，仅记录被测物体可见光波段的光谱信息，大量紫外、近红外和红外光谱信息被丢失了。目前也有很多方法采用光谱仪获取样本的光谱信息,但这种方法同样存在局限: 只能计算光谱仪特定视场角内样本的光谱信息；光谱仪无法同时获得样本的光谱信息和空间信息。传统的RGB成像技术和光谱仪均无法同时获取被测目标的光谱信息和空间信息。多光谱成像技术主要是大尺度作物病虫害监测、作物病害诊断、农产品品质检测、作物生长状态监测等。

多光谱图像

    一幅多光谱图像是由一系列的灰度图像组成的，而每个灰度图像都是在一个很窄的波段获得的。可以将多光谱图像看作一个三维数据立方体，二维的图像记录了样本的形态信息，第三维坐标则记录光谱信息。并且每一个像素都有先进对应的光谱曲线，通过绘制多光谱图像同一点的不同波段的灰度曲线，可以得到该点的光谱曲线。因此一幅多光谱图像不仅可以获取目标的空间信 息，同时可以反映每个像素点的光谱信息。

多光谱成像系统

    为了能进行实时无损的植物病虫害多光谱图像采集，实验设计的多光谱成像系统主要由图像输入单元、图像处理单元和图像输出单元三部分组成。图像输入单元由多光谱相机、相机控制模块和照明结构组成。通过相机获取的多光谱图像直接通过USB接口传送到图像处理单元。图像处理单元由光谱处理模块、颜色处理模块和数据存储模块组成。采集到的多光谱图像通过特定的算法获取图像的光谱信息和颜色及图像信息。图像 输出单元是由显示标定模块组成。目标的颜色信息 利用独立于设备的 CIEXYZ色度坐标表示出来 ,并 转换成 RGB 三刺激值 ,在显示器上显示较后处理的结果。

植物病虫害检测

    选取无病的黄瓜叶面和患有红粉病、白粉病和黑星病的黄瓜叶面，以及参考白板进行分析。其中参考白板用于测量时系统标定，健康叶面用以和三种病害进行比较。从4℃冰箱取出,在PDA上活化后，把病菌株转至PDA上培养一定的时间，大量产孢后将孢子刷下，配成一定浓度的孢子悬浮液，采用喷雾接种方法将孢子悬浮液接种于健壮的黄瓜叶部，24h后正常管理，直至显示出明显典型症状。然后将具有典型病症的黄瓜叶片，快速放置在多光谱设备中分别采集其多光谱图像。利用多光谱图像处理单元从采集到的多光谱图像中取出指定像素区域的平均灰度值，作为指定区域的光谱灰度值。其中每种病害取单个病斑区域内所有像素点的光谱灰度平均值作为一个病斑样本；健康叶面分别从叶根、叶中部和叶尖三个部分，取20个像素的光谱灰度平均值为一个样本；参考白板则在任意位置随机取20个像素的光谱灰度平均值为一个样本。每种输出各取35个样本。所有样本用75个作为训练，剩余75个用作测试训练的效果。