Scheimpflugレーザーレーダーによる植物葉緑素蛍光の検出と検証

KAN Ruoran ,  

ZHENG Kexin ,  

YANG Shuqing ,  

MEI Liang ,  

摘要

植物の葉緑素含有量の正確なモニタリングは農業生産および生理学的研究において極めて重要であるが、従来の方法は植物に近接して測定する必要があり、効率が低く、植物の三次元構造特性を同時に取得することが困難であるという制約がある。この問題を解決するために、Scheimpflug原理に基づく新型レーザーレーダーシステム(SLiDAR)が開発され、植物葉緑素蛍光信号の非接触、高精度なリモートセンシング測定と三次元構造情報の同期取得を目的としている。本システムは連続波レーザー(450 nm)と傾斜したCMOSセンサー構造を採用し、赤色光チャネルの蛍光信号と青色光チャネルの弾性散乱信号を正規化処理することで環境干渉を除去し、信号対雑音比を向上させている。実験ではSLiDARシステムと携帯型葉緑素計(SPAD-502PLUS)による複数の葉での測定データを比較し、両者の間に非常に強い線形相関(R²>0.98)が認められ、5〜10 m内でのミリメートル級の空間分解能および葉緑素反演におけるシステムの信頼性が検証された。研究結果は、SLiDARシステムが高いスペクトル感度と空間分解能を兼ね備え、葉緑素蛍光信号の取得を通じて葉緑素含量の効率的かつ非破壊的なモニタリングを間接的に実現し、植物の生理状態の監視に革新的な技術手段を提供し、将来的には多波長励起やアルゴリズム最適化により農業用リモートセンシングへの応用可能性をさらに高めることが期待されることを示している。

关键词

Scheimpflugレーザーレーダー;蛍光イメージング;3次元点群;葉緑素蛍光

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