1:06 ص
الانتاج النباتي -
البيولوجيا -
كتب الزراعة
كتاب : قياس الخصائص الشكلية و الكيميائية للعينات النباتية
عدد صفحات الكتاب : 281 صفحة
السمات المورفولوجية للأوراق هي مؤشرات تصف شكل النبات وهندسته المعمارية. ويمكن استخدامها في العديد من مجالات البحوث الزراعية، مثل نمو النبات ومراقبة الحالة الصحية ، ونمذجة النبات ، والمحاكاة الزراعية ، وتصميم عملية اتخاذ القرار في إدارة المزرعة ، والنمط الظاهري للنبات عالي الإنتاجية. التحليل ، ودراسة الارتباط على مستوى الجينوم . يتم اختيار أوراق العينة بشكل أساسي بناءً على الخبرة في قياس سمات الأوراق التقليدية، والتي تستغرق وقتًا طويلاً ومرهقة. في بعض البحوث الزراعية، مثل النمط الظاهري عالي الإنتاجية، هناك حاجة إلى عدد كبير من العينات .
أصبح الاختيار التلقائي للعينة ضروريا. ومع ذلك، هناك أجهزة استشعار مختلفة، مثل الكاميرات الرقمية الملونة، وكاميرات المدى، والكاميرات الفائقة الطيفية، والكاميرات متعددة الأطياف، وأجهزة التصوير الحراري، ومقاييس الأشعة تحت الحمراء، وأجهزة استشعار الفلورسنت، وأجهزة استشعار كشف الضوء والمدى (LIDAR)، وأجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وأجهزة استشعار الليزر. تم استخدامها لقياس النبات . يمكن لهذه المستشعرات توليد كمية كبيرة من البيانات. إن قياس سمات الأوراق التقليدية الذي يعتمد بشكل أساسي على طرق القياس اليدوية القائمة على أدوات الاتصال ليس مناسبًا لمثل هذه السعة الكبيرة لمعالجة البيانات. ينبغي إجراء تقدير تلقائي للسمات المورفولوجية وهناك حاجة ماسة إلى المعالجة التلقائية لمجموعة البيانات. علاوة على ذلك، تختلف الهياكل المورفولوجية للأوراق من الأنواع المختلفة، مما يجعل حساب السمات المورفولوجية للأوراق يختلف. ولذلك، من المهم دراسة القياس التلقائي للصفات المورفولوجية لعينات الأوراق النموذجية.
تم استخدام تقنية الصور على نطاق واسع في قياس النبات. وآخرون. طور نظامًا للتصوير واقترح سلسلة من خوارزميات معالجة الصور لإنشاء صور تقويمية فسيفساء ثنائية الأبعاد (2D). تم قياس السمات المورفولوجية مثل طول الورقة ومنطقة الوردة بواسطة هذه الصور ثنائية الأبعاد ذات العرض العلوي. فانوراكيس وآخرون. استخدم مجموعة ستارة ضوئية للمنصة المظهرية (LC) لتقييم مساحة الورقة والحد الأقصى للارتفاع من صور الملف الشخصي للعرض الجانبي. بيريايروجو وآخرون. قدم منصة منخفضة التكلفة لقياس الإنتاجية العالية لنمو النبات. قدر نهج التصوير هذا السمات المورفولوجية بناءً على صور ثنائية الأبعاد. كانت صور العرض العلوي والجانبي مطلوبة لضمان دقة القياس عند قياس السمات المورفولوجية للأوراق مثل المساحة والمحيط والطول والعرض. إذا تم التقاط الصورة بزوايا عشوائية، فإن نتائج القياس سوف تنحرف بشكل كبير عن القيم الحقيقية.
نظرًا لأن الأعمال المذكورة أعلاه المعتمدة على تقنية التصوير ثنائي الأبعاد لا تتطلب صورًا ذات زوايا تصوير خاصة فحسب، بل تفقد أيضًا جزءًا من المعلومات ثلاثية الأبعاد، فإن التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد التي يمكنها قياس البنية ثلاثية الأبعاد للنباتات بدقة آخذة في الارتفاع بسرعة. بيسكوب وآخرون. استخدم نظام تصوير استريو مجهرًا قائمًا على المنطقة لبناء نموذج نباتي ثلاثي الأبعاد وقياس زوايا ميل الورقة. جيبس وآخرون. اعتمد تقنية الهيكل من الحركة (SFM) لبناء نموذج مصنع ثلاثي الأبعاد.
تتطلب هذه الطريقة عددًا كبيرًا من الصور وتكلف الكثير من الوقت لإعادة بناء النموذج ثلاثي الأبعاد. كجاير وآخرون. استخدم ماسح ضوئي ليزر ثلاثي الأبعاد NIR لتتبع التغيرات اليومية في مراحل نمو النباتات المختلفة في البيئات الصعبة. تم إصلاح الماسح الضوئي وكان النموذج ثلاثي الأبعاد للمصنع غير مكتمل. شيا وآخرون. استخدم كاميرا Kinect RGB-D لقياس أوراق النباتات الفردية. تم استخدام تجميع التحول المتوسط لتقسيم الأوراق الفردية من الخلفية. ومع ذلك، لم يتم تقدير السمات المورفولوجية. استخدم Drapikowski [16] DAVID ذو الضوء المنظم لتقدير السمات المورفولوجية للنباتات Xerophytic. تم تقدير السمات المورفولوجية مثل الطول والعرض والمساحة تلقائيًا بناءً على نماذج نباتية تقريبية. مارتينيزجوانتر وآخرون. استخدم مستشعر LiDAR لاكتشاف المسافات بين النباتات. تم إعادة بناء عدد كبير من النماذج ثلاثية الأبعاد للنباتات. كانت بيانات السحابة النقطية التي تم الحصول عليها بواسطة Kinect وDavid وLiDAR في العادة تقريبية، لذلك كان من الصعب إعادة بناء نماذج نباتية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة. عادةً ما تحصل هذه الطرق على نقاط ثلاثية الأبعاد أولاً، ثم يتم إعادة بناء نموذج النبات ثلاثي الأبعاد لقياس السمات المورفولوجية. ومع ذلك، كانت هذه النماذج في العادة خشنة للغاية وتفتقر إلى معلومات هندسية تفصيلية، مما قد يؤثر على دقة القياس. وبالتالي، فمن المهم الحصول على نماذج ثلاثية الأبعاد عالية الدقة للنباتات.
علاوة على ذلك، فإن معظم الدراسات المعاصرة لقياس سمات الأوراق تقتصر في الغالب على النباتات دون انسداد المظلة في مرحلة النمو المبكرة، ويتم حساب جميع الأوراق . نادرًا ما يتم استكشاف النباتات ذات الانسداد الشديد في أبحاث قياس سمات الأوراق الفردية. المزيد من الأوراق يعني مشاكل انسداد أثقل، الأمر الذي يجعل الحصول على البيانات الكافية صعبة وتحليل البيانات الآلي تحديا. ومع ذلك، فإن انسداد المظلة أمر شائع في الواقع. ولذلك، من المهم عملياً قياس السمات المورفولوجية للأوراق الفردية للنباتات ذات انسدادات المظلة المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، فإن معظم الأبحاث المعاصرة لقياس الأوراق تشمل جميع الأوراق الموجودة على النباتات.
في الأبحاث مثل تصنيف الأوراق وتحديد أنواع النباتات، لا تشمل عينات الأوراق النموذجية الأوراق المنحنية حديثة الولادة أو الأوراق التالفة أو الأوراق الفاسدة . ولذلك، فمن المفيد دراسة الاختيار التلقائي لعينات الأوراق النموذجية. ومع ذلك، فإن الهياكل المورفولوجية للأوراق مختلفة. على وجه التحديد، أوراق النباتات، مثل الذرة والأرز ، والقمح ، طويلة ومتعددة النطاقات. أوراق النباتات، مثل Epipremnum aureum ، و Anthurium Andraeanum ، والخضروات الورقية ، واسعة وبيضاوية الشكل. وتختلف خوارزميات حساب سماتها المورفولوجية، وخاصة الطول والعرض. بالإضافة إلى ذلك، فإن السمات المورفولوجية للأوراق في البحث المذكور أعلاه هي عادةً مساحة الورقة وطولها وعرضها. هذه السمات مرتبطة بالحجم. وينبغي استكشاف المزيد من السمات الثابتة الحجم.
وبالتالي، فإن البحث عن طرق جديدة تستخدم التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد لقياس النبات تلقائيًا يعد أمرًا ذا أهمية كبيرة. تعد طرق الحصول على البيانات ومعالجتها تلقائيًا والتي يمكنها أداء وظائف التنميط الظاهري عالية الإنتاجية مع متطلبات الدقة الكافية مفيدة في الزراعة الحديثة. الهدف من هذه الدراسة هو حل ثلاث مشاكل، وهي الحصول على نموذج نباتي ثلاثي الأبعاد عالي الدقة، والاختيار التلقائي لعينات الأوراق النموذجية، والتقدير التلقائي للسمات المورفولوجية للأوراق. في هذا البحث، نقترح طريقة جديدة لاختيار عينات الأوراق النموذجية تلقائيًا وتقدير سماتها المورفولوجية من نباتات مختلفة مغطاة بالمظلة استنادًا إلى ماسح ضوئي ليزر ثلاثي الأبعاد محمول باليد. تتضمن الطريقة بشكل أساسي جزأين: (1) الحصول على البيانات باستخدام ماسح ليزر ثلاثي الأبعاد محمول باليد للحصول على نموذج شبكي ثلاثي الأبعاد للمصنع، و(2) تجزئة المنطقة متعددة المستويات المتنامية باستخدام نموذجين على شكل ورقة لتحديد النموذج النموذجي تلقائيًا عينات الأوراق وتقدير صفاتها المورفولوجية.
على وجه الخصوص، يمكن إعادة بناء نموذج المصنع ثلاثي الأبعاد في الوقت الفعلي أثناء مسح البيانات. عند تجزئة الأوراق الفردية لنباتات مختلفة بمقاييس مختلفة، فإن معلمتي التجزئة الرئيسيتين، السلس والانحناء، تكونان قابلتين للتكيف. تم إنشاء نموذجين للشكل، أحدهما يستخدم السمات المرتبطة بالمقياس والآخر يستخدم السمات غير المتغيرة، ديناميكيًا استنادًا إلى نتائج التجزئة على مقاييس مختلفة باستخدام طريقة تحليل المكون الرئيسي. يتم تقدير أربع سمات مورفولوجية مرتبطة بالمقياس وست سمات مقابلة ثابتة الحجم تلقائيًا. تم اعتماد Epipremnum aureum، وهو أحد النباتات الأكثر شيوعًا ذات بنية الأوراق العريضة والإهليلجية، كموضوع للتجربة. سيتم اختبار الطريقة المقترحة على أربع مجموعات من Epipremnum aureum مع انسدادات مختلفة في المظلة. وسيتم تحليل دقة مسح البيانات، وتجزئة، وتقدير السمات...
------------------
--------------------
ليست هناك تعليقات: