基于高光谱相机成像技术的菜青虫生命状态检测

　　本研究应用了900-1700nm的高光谱相机，可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS-15进行相关研究。短波近红外高光谱相机，采集速度全谱段可达200FPS,被广泛应用于成分识别，物质鉴别，机器视觉，农产品品质，屏幕检测等领域。

　　目前对农作物虫害的防治主要集中在两个方面：一是通过数学模拟的方法，对虫害发生的时间进行预测，然后赶在虫害季节性爆发之前，采取针对性的防治措施；二是在虫害发生以后，对农作物喷洒农药，这就要求严格控制农药施用量，使其既能杀死害虫，又能最小化农药残留影响。因此，确定农药杀死害虫的临界致死效力非常重要。

　　在农作物虫害防治过程中，害虫在被喷洒农药以后，经常出现假死现象，药效一过就会“死而复生”，继续危害农作物的生长。准确鉴别害虫在施用农药以后的生死状态通常有两种方法：一是感官判断，即采用触碰的方式，通过害虫的反应来判断它的生与死；二是提取害虫的血液进行化学成分分析。第一种方法不够准确，第二种方法费时费力。本文创新性的提出运用高光谱成像技术研究菜青虫的生命状态（单纯的存活与死亡状态以及多种不同生命状态），以快速、无损的方式对菜青虫的生死状态进行鉴别。已有研究表明，利用近红外高光谱成像技术能够对储粮活虫和死虫进行有效判别，但对其不同生命状态的诊断还不够准确，国内外也缺乏相应的研究论文，同时相比储粮害虫，田间蔬菜害虫（例如菜青虫）在应用高光谱成像技术的研究领域还未见报道。

　　基于近红外高光谱成像技术对菜青虫的生死状态鉴别，能够鉴别施用农药后菜青虫的生与死，防止害虫的假死现象，对测定农药杀死菜青虫的临界致死效力，最小化农药施用量，改善农药残留问题具有重要意义。

　　采用近红外高光谱成像技术对菜青虫的生命状态进行了鉴别研究。通过提取菜青虫样本光谱数据，以951.5～1649.2 nm光谱的菜青虫光谱信息，结合不同的光谱预处理方法，建立PLS-DA模型，判别效果接近或达到100%。采用SPA 以及 B。对菜青虫生死状态的判别选择特征波长，分别得到17和20个特征波长，以特征波长分别建立PLS-DA，KNN，BPNN以及SVM判别分析模型，取得了较好的效果，判别正确率接近或达到100%，说明近红外高光谱成像技术可以有效实现菜青虫存活与死亡状态的鉴别分析。