ITEM METADATA RECORD
Title: Fungal Disease Detection in Winter Wheat by Remote Sensing
Authors: Bravo, Cedric
Issue Date: 9-Feb-2006
Abstract: Wetenschappelijke samenvatting Om de toegediende dosis fungicide in wintertarwe te verlagen, werd een n ieuwe benadering ontwikkeld. Deze methode heeft als doel om de toegepast e dosis aan te passen aan de gezondheidsstatus van de te bespuiten plant en. Dit houdt in dat weinig of niets op gezonde velddelen wordt gespoten , terwijl geïnfecteerde delen beschermd moeten worden. Het voordeel is d ubbel: minder druk van chemicaliën op het milieu en minder kosten voor d e bewerker van het veld. Het doel van deze thesis is een systeem te ontwikkelen om contactloos bl adziektes te detecteren. Er zijn menige aanwijzingen waarom de aanwezigh eid van een pathogeen detecteerbaar is. Sommige technieken werden ontwik keld in laboratorium. Zo is het mogelijk om tijdens de ontwikkeling van de infectie, fluorescentiebeelden en thermografie aan te wenden vooralee r de ziekte zichtbaar is voor het menselijk oog. Bij lichtreflectie beel den, en bij spectrale analyse van lichtreflectie, is het enkel mogelijk de ziekte na de eerste visuele symptomen te detecteren. Het voorgestelde systeem moet in ruwe veldomstandigheden werken, met var iërend zonlicht. De gekende technieken moeten op het veld onderzocht wor den om na te gaan of ze inderdaad steeds betrouwbare ziekte-informatie v erschaffen. Gezien thermografie uitzonderlijk duur is voor een eventuele commerciële toepassing, werd dit niet onderzocht. Fluorescentiebeelden bleken nauwkeurige resultaten op te leveren, maar e nkel in donkere omstandigheden. Met daglicht was dit niet mogelijk. Twee types van spectrale analyse werden onderzocht: de lijnspectrografie (Line Imaging Spectrography - LIS) en spectrofotometer analyse (Fiber O ptic Input Spectrography - FOIS). Hun gebruik was eerst onderzocht op pl anten die in serre werden gekweekt. De resultaten werden daarna ve rgeleken met resultaten van het veld. Beide technieken verschaften zeer goede resultaten in serre: de ontwikkeling van Gele roest (Puccinia stri iformis) en bladvlekkenziekte (Septoria tritici) was duidelijk op te vol gen in spectrale evolutie. De aanwezigheid van een hevige Gele roest inf ectie was best detecteerbaar in de 620-650nm golfband. Bladvlekken ziekte was best te meten in de 650-670nm golfband. De stress veroorzaakt door een ziekte was spectraal verschillend van een deficiëntie in water of nutriënten. De resultaten tussen serre en veld waren vergelijkbaar ( zelfde trends) maar de veldresultaten waren onderhevig aan bijkomende st oringen. Terwijl de veldresultaten van LIS de aanwezigheid van ziektes o verschatten, waren de resultaten van FOIS zeer afhankelijk van de bodemb edekkinggraad. Multispectrale beelden (reflectie beelden in discrete golfbanden, hier d e rode 620-690nm en de NIR 750-900nm) werden aangewend om bladwondjes aa n te duiden. De resultaten waren zeer nauwkeurig, maar ziekteherkenning was onmogelijk. Een prototype om ziektes te detecteren werd geassembleerd door een multi spectrale camera en een FOIS te gebruiken. Beide sensoren werden verkoze n op basis van een objectieve vergelijking op het gebied van detectie-ef ficiëntie, de praktische haalbaarheid en de onafhankelijkheid van de bek omen informatie. Voor dit laatste criterium werd een innovatief hyperspe ctraal scanning systeem ontwikkeld. De prototype werd gemonteerd op een spuitboom. Over de hele lengte van 1 5m werden 15 optische vezels gefixeerd, gericht op de planten, van dewel ke het gereflecteerde licht in zijn spectrum werd geanalyseerd. Een mult ispectrale kleur-infrarood (CIR) camera was gemonteerd dicht bij de trac tor op 2m hoogte boven het gewas. De CIR camera was veel nauwkeuriger da n de FOIS. Wanneer de resultaten voor ziektedetectie van FOIS aan de CIR resultaten werden gevoegd, werd een kleine maar substantiële verbeterin g in detectie efficiëntie behaald. Anderzijds verschafte FOIS zeer nauwk eurige resultaten om deficiënties in nutriënten op te sporen, vergelijkb aar met de commerciële Hydro N-Sensor. Uiteindelijk werd een complete se t van ontwikkelde instrumenten geïllustreerd om vanuit de optische metin gen een spuitmap te verschaffen aan de veldoperator met de informatie wa ar hij moet spuiten. Zoals hierboven voorgesteld kan het systeem momenteel geen ziektes herke nnen. Door een betere controle van de belichting (bvb. nachtwerk met art ificiële belichting) moet dit wel mogelijk zijn voor infecties op de hoo gste bladeren. Tot dusver kan het systeem enkel aangewend worden as een alarm: wanneer het een minimale concentratie aan bladwondjes opmeet, kan men veronderstellen dat een ziekte boven een bepaalde infectiegraad wer d gedetecteerd. Deze benadering kan alleen gecommercialiseerd worden ind ien de componenten van het systeem kostenefficiënt zijn. In dit opzicht zijn verschillende alternatieven voorgesteld
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Division of Mechatronics, Biostatistics and Sensors (MeBioS)

Files in This Item:

There are no files associated with this item.

Request a copy

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.