被曬化的大地，被烘懶的萬(wàn)物，被汗水侵蝕的燥熱......在烈日高懸的夏日，誰(shuí)不想聽(tīng)見(jiàn)一聲冰鎮西瓜裂開(kāi)的清脆，讓清涼香甜的瓜瓤鎖住一整個(gè)夏天的炙熱。
作為夏日最解暑的水果，西瓜集萬(wàn)千寵愛(ài)于一身，也受到了霜霉病的青睞。霜霉病菌會(huì )在潮濕的環(huán)境中迅速繁殖，尤其是在溫暖的夏季。這種病害會(huì )對西瓜植株造成嚴重的危害，從而影響果實(shí)的品質(zhì)和口感。
在佛羅里達州的西瓜產(chǎn)量受到霜霉病的嚴重影響后，為了有效防治西瓜霜霉病，佛羅里達大學(xué)的研究團隊進(jìn)行了相關(guān)研究。
利用航空、地面遙感和機器學(xué)習進(jìn)行西瓜霜霉病嚴重程度的識別和分類(lèi)
佛羅里達州的西瓜產(chǎn)量受到包括霜霉?。―M）在內的各種病害的不利影響。準確的病害識別對于實(shí)施及時(shí)有效的管理策略至關(guān)重要。遙感工具，例如無(wú)人機（UAV）和高光譜成像，已被用于作物病害檢測。先前的研究已成功利用遙感和機器學(xué)習（ML）對鱷梨和番茄等其他作物進(jìn)行了病害檢測。但是，關(guān)于使用遙感檢測西瓜病害的研究有限。這項研究的目標是利用機器學(xué)習模型和光譜植被指數（VI）來(lái)檢測和分類(lèi)西瓜中霜霉病的不同嚴重程度。
在這項研究中，來(lái)自佛羅里達大學(xué)的研究團隊通過(guò)Resonon Pika L室內平臺系統（5個(gè)病害階段：低、中（1和2水平）、高和非常高）及野外機載系統（2個(gè)階段：低和高）分別測量了西瓜健康葉片和DM感染葉片的高光譜圖像，選擇感興趣區域（ROI），將各種植被指數（VI）作為識別病害階段的指標。利用多層感知器（MLP）和決策樹(shù)（DT）兩種分類(lèi)模型來(lái)區分健康和DM感染植物。使用MLP來(lái)選擇能夠識別DM及其病害程度的最佳VI。
（A）健康西瓜葉片和不同嚴重程度階段的受DM感染的葉片（作為示例）：（B）低（該圖像包括感興趣區域的示例）；（C）中；（D）高。（E）Pika L高光譜相機在實(shí)驗室中收集高光譜數據。
田間DM嚴重程度階段：（A）低；（B）高；（C）基于無(wú)人機的高光譜成像系統；（D）校準防水布。
【結果】
（A）5個(gè)病害嚴重程度（DS）階段西瓜葉片的光譜反射特征（在實(shí)驗室收集）；（B）健康（H）和五個(gè)DS階段西瓜葉片的相關(guān)系數。
MLP和DT方法在實(shí)驗室中區分健康（H）和西瓜DM幾個(gè)DS階段的分類(lèi)結果。
（A）田間收集高光譜圖像的光譜反射特征；（B）健康、低和高霜霉病嚴重程度階段西瓜植株的相關(guān)系數。
MLP和DT方法檢測田間西瓜感病植株與健康植株的分類(lèi)結果。
【結論】
所選的最佳光譜VI對不同嚴重程度霜霉病的檢測和識別具有較高的特異性和敏感性。由于葉片組成的微小變化（與健康植物相比），低DS階段獲得了較低的分類(lèi)結果。MLP方法在高和非常高DS階段（87-90%）獲得了最高的分類(lèi)結果，而DT方法在所有DS階段獲得了較低的分類(lèi)結果（與MLP相比）。一些VI可用于DS階段病害檢測和分類(lèi)。利用高光譜成像識別最重要的VI來(lái)檢測和識別多個(gè)DS階段將進(jìn)一步增強病害檢測的理解和特異性。未來(lái)的工作包括開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單且廉價(jià)的基于無(wú)人機的傳感器，該傳感器基于之前的研究和開(kāi)發(fā)，僅測量窄波段的光譜反射率（例如定制的多光譜相機），以特定波長(cháng)為中心，用于田間DM早期檢測。
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