Aplicación de la cámara hiperespectral de color en la monitorización de plagas y enfermedades

En el proceso de transformar la agricultura moderna hacia la precisión y la inteligencia, la alerta temprana y el control preciso de plagas y enfermedades son los eslabones fundamentales para garantizar el rendimiento de los cultivos y mejorar la calidad de los productos agrícolas. El monitoreo tradicional de plagas se basa en la inspección manual, muestreo y análisis de hojas, etc., lo que no solo requiere mucho tiempo y mano de obra, con cobertura limitada, sino que también presenta desventajas como un seguimiento lento, baja precisión en la identificación y daños fáciles a los cultivos, lo que dificulta satisfacer las necesidades de la producción agrícola a gran escala. Como producto de referencia de la tecnología hiperespectral doméstica, la cámara espectral hiperespectral en color se ha convertido en el "ojo preciso" en el ámbito del monitoreo de plagas agrícolas, con sus principales ventajas de no destructiva, tiempo real, rápida y de alta precisión, y con una matriz de productos adaptada a todos los escenarios, proporcionando soluciones científicas y eficientes de monitorización para la producción agrícola, y promoviendo la agricultura moderna hacia un nuevo nivel de prevención y control precisos.

El núcleo de la cámara espectral hiperespectral en color puede lograr un monitoreo preciso de plagas y enfermedades radica en su capacidad para capturar y analizar con exactitud la "huella espectral" de los cultivos. Debido al contenido estable de clorofila y a la estructura celular intacta, las hojas de cultivos sanos formarán curvas de reflexión características en las bandas visibles a infrarrojas cercanas: alta reflectividad de luz verde, fuerte absorción de luz roja y un aumento brusco de la reflexión en el infrarrojo cercano para formar características de "borde rojo". Cuando los cultivos son atacados por plagas y enfermedades, cambios fisiológicos como la degradación de la clorofila y la destrucción de la estructura celular provocan cambios significativos en la curva espectral, que se manifiestan en un aumento de la reflectancia de la luz roja, un debilitamiento de la reflexión del infrarrojo cercano y un desplazamiento de la posición del "borde rojo" hacia la dirección de onda corta. La cámara espectral hiperespectral en color recopila imágenes espectrales continuas de banda estrecha para construir un cubo de datos tridimensional que contiene información espacial y espectral, combinada con una máquina de vectores de soporte (SVM) incorporada, redes neuronales artificiales (ANN) y otros modelos algorítmicos, para capturar con precisión estos sutiles cambios espectrales y realizar alertas tempranas, identificación de especies y evaluación de la gravedad de plagas y enfermedades.

En aplicaciones prácticas, la cámara hiperespectral de color puede adaptarse a las necesidades de monitorización de diferentes escenarios agrícolas gracias a su modo de uso flexible. Para escenarios de monitorización a pequeña escala y refinados, como invernaderos, se puede seleccionar la cámara hiperespectral FS-13, que cubre luz visible de 400-1000 nm en la banda del infrarrojo cercano, con una resolución espectral de 2,5 nm y 1200 canales espectrales, lo que puede identificar con precisión cambios sutiles en el contenido de clorofila y puede advertir de la aparición de enfermedades con varios días de antelación. Con el software FigSpec Studio desarrollado de forma independiente por Color Spectrum, con NDVI (Índice de Vegetación Normalizado), PRI (Índice de Vegetación Fotoquímica) y otros algoritmos de múltiples índices de vegetación, puede cuantificar el estado sanitario de los cultivos en tiempo real, generar informes claros de monitorización y presentar de forma intuitiva si los cultivos están infestados por plagas y enfermedades, el tipo y la gravedad de la infestación, y puede iniciarse rápidamente sin capacidades profesionales de análisis de datos.

Para escenarios de monitorización a gran escala como campos y bosques, se puede seleccionar el sistema hiperespectral UAV FS60-C, adaptado a la plataforma de vuelo principal de DJI, adoptando un algoritmo de bajo consumo desarrollado por él mismo y logrando una adquisición espectral de alta estabilidad asegurando la resistencia, con una resolución espectral de 2,5 nm y, con el sistema de navegación GPS-RTK, puede realizar monitorización regional de posicionamiento a nivel de centímetro. En el monitoreo de enfermedades y plagas de cultivos de campo como el carbón de caña de azúcar y la tizilla de la vaina de arroz, el sistema puede cubrir cientos de acres de tierras agrícolas en un solo día, identificar con precisión el centro de la enfermedad y trazar un mapa de calor de difusión, proporcionando una base precisa para la prevención y el control unificados. Además, la cámara infrarroja de onda corta FS-15 con espectroscopía de color puede penetrar la superficie de la hoja para detectar el contenido de humedad y las lesiones internas de las células, y puede distinguir con precisión entre los periodos activos y latentes de las plagas en el monitoreo del estado de vida de insectos como el gusano de la col, proporcionando una base temporal para la aplicación precisa de pesticidas.

En comparación con los métodos tradicionales de monitorización, la aplicación de cámaras hiperespectrales en color ha logrado una mejora integral en el monitoreo de plagas y enfermedades. No solo puede enviar señales de alerta temprana con antelación, ayudar a los agricultores a adoptar medidas específicas de prevención y control de forma oportuna, reducir las pérdidas causadas por el abuso de pesticidas y plagas, sino también lograr la monitorización sincronizada de cultivos de gran extensión, mejorar enormemente la eficiencia y precisión del seguimiento, y solucionar las desventajas de la monitorización manual tradicional, que es laboriosa, laboriosa y lleva mucho tiempo. Al mismo tiempo, sus características de monitorización no destructiva no tendrán ningún impacto en el crecimiento de los cultivos, lo cual está en línea con el concepto de desarrollo de la agricultura verde. Actualmente, las cámaras hiperespectrales en color se han utilizado ampliamente en el monitoreo de cultivos en invernadero, plantación en campo, protección de la vegetación forestal y otros campos, no solo para satisfacer las necesidades de la producción agrícola a gran escala, sino también para convertirse en una herramienta importante para que las instituciones de investigación científica realicen investigaciones en fitopatología, proporcionando un sólido apoyo técnico para el desarrollo preciso y ecológico de la agricultura moderna.