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红外相机在精准农业领域的应用

发布:凌云光技术股份有限公司
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联合国发表了预测,到2050年,世界农民将不得不使用仅5%的土地来增加70%的粮食生产,来保障日常人们对粮食的需求。一面是日益增长的人口,另一面却是日益贫瘠的土地,这成为现代农业不得不面对的一个事实。

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▲左图为美国加州萨克拉曼多西南部地区2014年的卫星图像,右图为同一地区2003年的卫星图像。植被以红色阴影描绘,而贫瘠的土地则是深棕色和灰色。显而易见,贫瘠的土地日益增加。

面对这样一个现状,我国当代的农业不得不走向转型,而精准农业是源自美国的一种新型农业,又叫做精确农业、精细农作,主要特点就是以信息技术为支撑,根据空间变异,定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作与管理的系统,可以说是未来农业发展的必然趋势,也是我国目前农业逐渐转型的方向。

红外:让我帮你走向精准农业

在过去的十年里,红外技术更多是为军事用途而被开发的,而随着红外技术的不断发展,其已然成为一种广泛应用的技术。现代农业同样也需要红外技术的加持,例如预测作物的水分和水果产量、计划灌溉,检测植物中的疾病以及评估水果的成熟度。在产业链的下游,红外技术更是用于检测配送给商店的水果、蔬菜的成熟度,并检测食品中的异物。

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▲应用红外技术可以帮助农民通过估算各个阶段的作物生长情况,为农民提供有关作物和田间状态的可行信息。

在经常用于精准农业的各种植被指数,NDVI是很受欢迎的。NDVI(归一化差异植被指数)是植物健康的指标,基于植被对不同光谱的反射差异。例如,对于人眼来说,植物是绿色的,因为其中的叶绿素色素反射绿波。叶绿素也吸收红波,因此发生光合作用。换句话说,植物生长和发育过程中,植物的细胞结构反射近红外波。因此,一种健康的植物,具有大量叶绿素和良好的细胞结构,有效吸收红光并反射近红外线,而病株则相反。

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为了了解植物健康状况,我们需要比较红光和红外光的吸收和反射值,这就是NDVI的用途。而计算这个数值则需要红外相机来对植物进行捕捉,其实不仅仅是NDVI数值,精准农业各方面都需要红外相机进行辅助。这时,拥有一个高分辨率的红外相机,就显得尤为重要了。

Teledyne DALSA作为机器视觉行业领头羊,率先打造了Linea SWIR短波红外GigE线扫描相机,该系列相机采用紧凑型封装的InGaAs传感器,并具有行业前所未有的超高灵敏度和低噪声,Linea SWIR系列相机既可以提供具有12.5µm高响应性的1k分辨率相机,也可以具有更大25µm像素的512分辨率相机,两款相机行频皆为40kHz,同时相机支持cycling mode、可编程I/O、PoE供电、精确时间协议(PTP)等多种功能,适用于多种机器视觉应用。

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2020-11-20
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