作物影像在農業生產上的應用
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文章來源：臺南區農業改良場 2017/11/22
農業生產的需求與田間作物影像的關係
田間作物影像可以藉由影像分析與數據化，精確掌握作物生育資訊，提供施肥、病蟲害及水分管理等的田間操作依據，提高生產效率。近年來無人飛行載具(UAV)的發展日趨成熟，其體積小、機動性高，可快速、大面積取得田間作物影像，有助於擬定田間管理的因應策略，獲取作物生產的最大利益。
作物影像的種類
由於不同作物植體的色澤、形態及結構隨著生育進展而異，並受到管理差異的影響，而改變田間作物對於太陽光不同光線的吸收、反射等光學特性，綜合反應在田間作物影像的多樣變化(圖1)，此即判識作物生育狀態的依據。
影像感測儀器可以擷取可見光作物影像，也能夠拍攝其它人類視覺無法感受到的光線影像，例如近紅外光影像等。亦可綜合計算可見光影像與近紅外光影像，其中以NDVI影像受到最廣泛的研究與應用。就以上不同類型影像介紹如下：
1.可見光影像：
可見光影像類似人類視覺看到的影像 (圖2)，其顏色變化大部份決定於作物葉片光合作用色素的種類及多寡，當光合色素濃度愈高、活性愈強，對可見光的吸收率愈高、反射率愈低(圖1)。然而可見光影像不容易呈現作物生長狀態的細微變化，例如發生窒息病的水稻田區不易自可見光影像獲知罹病區塊(圖2)。
2.近紅外光影像：
人類視覺無法感受近紅外光，其影像以人為定義的顏色呈現(圖2)。作物近紅外光影像主要受到葉片構造及葉片層次的影響，當葉片愈厚、水分含量愈高，以及葉片上下相疊的層次愈多，則近紅外光的反射量愈高(圖1)，亦代表作物生長的繁盛程度與健康狀態。
3.NDVI影像：
綜合分析可見光影像及近紅外光影像後，可獲取作物的NDVI影像(圖2)，同時監測作物的健康狀態與光合色素的活力，提供比可見光影像及近紅外光影像更清楚、細微的作物生長資訊，例如圖2之NDVI影像可清楚顯現水稻窒息病的發生位置及嚴重程度。相較於可見光影像及近紅外光影像不易量化與標準化，NDVI影像屬於標準化的數值影像，其顏色的呈現是人為所定義，數值介於0～1之間。當NDVI數值愈高，作物活力愈強，可以建立田間作物生長的空間分布，特別適合作為評估作物生育狀態的差異，是監測田間作物健康、活力狀態的良好工具。
結語
作物影像在農作物生產過程中可以應用的層面相當廣泛，例如作物種類的辨識、生育時期的追蹤、營養狀態分析、產量估測與預測、病蟲害感染評估，以及逆境災損評估等多元應用，可以達到快速評估作物生長狀態，適時提供適當管理操作的目的，輕鬆完成「巡田」任務。
聯絡資訊：
單位(或姓名)：臺南區農業改良場 陳榮坤副研究員
電話：(05)375-1574#13 電子郵件：rkchen@mail.tndais.gov.tw
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