通過(guò)多光譜圖像識(shí)別花生種子中的真菌：提升健康質(zhì)量的技術(shù)進(jìn)展

種子的健康質(zhì)量對(duì)農(nóng)業(yè)至關(guān)重要。這是因?yàn)椴≡�真菌損害了種子的生理質(zhì)量，阻止了田間植物的形成，從而給農(nóng)民造成損失。多光譜圖像技術(shù)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以?xún)?yōu)化健康花生種子的識(shí)別，大大提高健康質(zhì)量。本研究目的是驗(yàn)證多光譜圖像技術(shù)和人工智能工具是否能有效鑒別熱帶花生種子中的致病真菌。為此，使用被真菌（黃曲霉、黑曲霉、青霉菌和根霉）感染的干花生種子獲取不同波長(zhǎng)（365至970nm）的圖像。發(fā)現(xiàn)了花生種子健康質(zhì)量的多光譜標(biāo)記。216小時(shí)的孵化期是通過(guò)多光譜圖像區(qū)分健康種子和含真菌種子的最重要的時(shí)期。質(zhì)地（百分比）、顏色（CIELab L*）和反射率（490nm）在區(qū)分花生種子的健康質(zhì)量方面非常有效。機(jī)器學(xué)習(xí)算法（LDA、MLP、RF和SVM）在種子健康狀態(tài)的自主檢測(cè)中顯示出高精度（90%至100%）。因此，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法的多光譜圖像對(duì)于篩選具有優(yōu)良健康質(zhì)量的花生種子是有效的。

Videometer Lab4多光譜種子表型成像系統(tǒng)是丹麥理工大學(xué)與丹麥Videometer公司開(kāi)發(fā)，是用于種子研究先進(jìn)的多光譜表型成像設(shè)備，典型客戶(hù)為ISTA國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)、ESTA歐洲種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)、John Innes Centre、LGC化學(xué)家集團(tuán)、奧胡斯大學(xué)等等，利用該系統(tǒng)發(fā)表的文章已經(jīng)接近400篇。

Videometer種子表型表型成像系統(tǒng)可測(cè)量種子如尺寸、顏色、形狀等，間接測(cè)定種子參數(shù)如種子純度、發(fā)芽百分比、發(fā)芽率、種子健康度、種子成熟度、中壽命等。種子活力綜合種子活力是種子發(fā)芽和出苗率、幼苗生長(zhǎng)的潛勢(shì)、植株抗逆能力和生產(chǎn)潛力的總和（發(fā)芽和出苗期間的活性水平與行為），是種子品質(zhì)的重要指標(biāo)，具體包括吸漲后旺盛的代謝強(qiáng)度、出苗能力、抗逆性、發(fā)芽速度及同步性、幼苗發(fā)育與產(chǎn)量潛力。種子活力是植物的重要表型特征，傳統(tǒng)檢測(cè)方法包括低溫測(cè)試、高溫加速衰老測(cè)試、幼苗生長(zhǎng)測(cè)定等。

該系統(tǒng)也可以對(duì)細(xì)菌、蟲(chóng)卵、真菌等進(jìn)行高通量成像測(cè)量，進(jìn)行病理學(xué)、毒理學(xué)或其它研究。對(duì)于擬南芥等冠層平展的植物，可以進(jìn)行自動(dòng)的葉片計(jì)數(shù)等。