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稻瘟病是我国南北稻作区危害最严重的水稻病害之一，与纹枯病、白叶枯病并称为水稻三大病害。目前稻瘟病的识别和抗性鉴定分级主要是人工通过图片对比或根据文字描述目测完成，然而这种识别和分级方法主观性强，对工人专业素质要求较高，且效率低，往往会引起人为判断的误差，影响识别和鉴定结果。本发明提供了一种通过高光谱成像系统获取的高光谱图像进行分析，确定水稻叶瘟病的发病初期信息和病害抗性等级的基于多尺度高光谱图像处理的稻叶瘟病抗性鉴定分级方法。

基于多尺度高光谱图像处理的稻叶瘟病抗性鉴定分级方法，其特征在于所述方法包括：采用高光谱成像系统采集受稻瘟病侵染后不同抗性等级的水稻叶片高光谱图像；在叶片尺度上分析稻叶瘟病斑与正常部位感兴趣区域的光谱特征，得到差异较大的两个波段，对这两个波段进行2维散点图分析，提取只含病斑的高光谱图像；然后在病斑尺度上进行PCA主成分分析，得到利于褐色病斑和灰色病斑分割的一个主成分图像，采用OTSU法分割出灰色病斑和褐色病斑；最后计算灰色病斑的延伸率和稻叶瘟病的受害率，结合延伸率和受害率两个参数对稻叶瘟病进行抗性分级。

本发明主要应用于水稻稻瘟病抗性鉴定分级检测。稻瘟病是水稻上一种常见的真菌性病害，对水稻产量和质量造成严重影响。传统的抗性鉴定方法主要依赖于肉眼观察和少数病害指标的测定，存在着工作繁琐、耗时长、准确性不高的问题。而本发明通过高光谱图像的全面分析，可以在水稻叶瘟病的发病初期提供更准确的信息，为抗性鉴定提供更可靠的依据。

本发明提供了一种基于多尺度高光谱图像处理的稻叶瘟病抗性鉴定分级方法，与传统方法相比，本发明的优势在于其全面性和高精度性。传统方法可能仅仅依赖于少数病害指标，容易忽略一些微小但重要的病变信息。而高光谱图像的全面分析不仅可以捕捉到更多的光谱信息，还可以通过数据处理和机器学习等技术手段提高判别精度。本发明主要通过高光谱成像系统获取的高光谱图像进行分析，以确定水稻叶瘟病的发病初期信息和病害抗性等级。与传统的可见-近红外光谱或多光谱成像技术相比，本发明得到的信息更全面，检测结果具有更高的精确性和稳定性，同时减轻了抗性鉴定的工作量，提高了抗性评价的准确性。这项技术不仅为合理推广和利用抗病新品种提供了科学依据，还为水稻叶瘟病的田间病害程度检测提供了研究基础。

具体而言，本发明通过高光谱成像系统获得的图像数据，可以捕捉到水稻叶片在不同波段上的光谱特征。通过对这些特征进行分析，可以准确判断叶瘟病的发病初期信息，包括病变区域的位置、范围等。同时，通过对不同抗性等级的水稻叶片进行比较分析，构建了一个稻叶瘟病高光谱成像抗性鉴定分级检测系统。

该项目的基于多尺度高光谱图像处理的稻叶瘟病抗性鉴定分级方法具有广阔的应用前景，可以在农业生产中实现智能化和自动化。以下是该项目的应用前景：

1. 早期疾病检测：多尺度高光谱图像能够提供植被的细节信息，包括植物叶片的光谱特征。这使得可以在疾病发生的早期阶段检测到叶片的异常变化，有助于及早发现病害。

2. 抗性鉴定：利用高光谱图像，可以提取植物在不同波段上的特征，包括疾病对植物的影响。通过对比抗性和易感品种的高光谱特征，可以开发出用于抗性鉴定的算法和模型。

3. 精准农业管理：多尺度高光谱图像可以提供农田的细粒度信息，允许农民根据不同地块的状况制定个性化的管理策略。这包括根据病害的分布情况调整施肥、灌溉和农药喷洒。

4. 农业科研：多尺度高光谱图像的应用有助于深入了解稻叶瘟病的发展和影响因素。通过大规模数据的收集和分析，可以为农业科研提供更多洞见，从而改善抗性品种的培育和农业生产实践。

5. 智能农业决策支持：通过建立科学准确的抗性鉴定分级方法，可以为农业生产提供更加精准的技术支持。农民可以根据不同水稻品种的抗性等级，有针对性地选择适当的管理措施，减少农药使用，提高农业生产的效益和可持续性。

AIS实验室是由一群具有深厚专业知识和经验的专家组成，致力于农业科技创新和智能农业发展。齐龙研究员是该实验室的负责人。他在深度学习和计算机视觉领域有着丰富的研究经验，并在水稻田间图像识别和智能农业方面取得了重要的突破。他带领团队研发出该发明的水稻秧苗行线提取方法，并在多个农田实验中进行了验证和优化。以下是我们团队的核心成员介绍：

1. 齐龙 （研究员，团队负责人）

2. 马旭

3. 郑志雄

本发明于2012年5月至6月在广东省农业科学院大丰实验基地进行试验。供试感病水稻品种为CO39、马坝银占、丽江新团黑谷，抗病品种为特特普和珍龙13。经浸种、催芽后，于2012年5月17日在广东省农业科学院大丰实验基地播种，采用盘栽试验，共80盘，在育秧盘（30×20×5cm）中，每行播种10粒，每列播种7粒，均匀播种，每盘进行相同水平的管理。成苗后于2012年6月18日接种稻瘟病病菌，其中70盘接种，10盘不接种用于对照。待稻苗长到第3~4叶时在人工接种箱内进行人工喷雾接种（将制备的孢子悬浮液摇匀后，均匀地喷在叶表面直至叶片完全布满小水珠为止），接种后移入暗箱保湿24小时后再转移至温室进行保湿培养，以促其发病。2012年6月21日开始连续7天采集高光谱图像数据，以得到不同病害等级的样本，参照国际水稻所稻瘟病抗性评价分级标准，将稻叶瘟病分为10个等级。

针对我们所拥有的专利成果，我们期望通过以下方式实现转化，具体如下：

首先，技术许可是一种常见的专利成果转化方式，这可以通过与农业技术公司、种植者协会或其他潜在合作伙伴达成合作协议，或者与农业产业链中的各个环节建立合作伙伴关系。与种植者合作，为其提供抗性鉴定服务；与农业技术公司合作，将该技术整合到其产品中来实现。

其次，我们期望可以利用该方法收集的数据，提供进一步的数据分析和决策支持服务。例如，帮助农民优化农业管理、制定精细化农业生产计划等。