A promising method for diagnosing plant diseases and determining their phenotype | Перспективный метод диагностики болезней растений и определения их фенотипа

English. Modern non-invasive methods for early disease recognition and plant phenotype (functional status) determination are considered. The purpose of the research is to select a rational method for early diagnosis of plant diseases and determination of plant functional status directly in the point of crop cultivating. Advantages and disadvantages of different computer vision systems are given. The systems can be based on the analysis of the changes in color parameters of RGB images of plant leaves; fluorescence analysis, in which the efficiency of photosynthesis is estimated; multispectral and hyperspectral imaging methods performed by determining the limited or continuous spectrum reflected from the surface of plant leaves; thermal imaging method in which the distribution of infrared radiation emitted by a plant is recorded. Analysis of the methods has shown that the determination of thermal energy dissipation is a promising potential indicator of health or diseases presence in organisms including plants. The requirements for devices for obtaining and processing thermal images are formulated and justified. An experimental setup based on the TE-Q1 thermal imaging camera, compatible with Android devices, has been developed. Its operation has been tested using some garden strawberry plants.

Russian. Рассмотрены современные неинвазивные методы ранней диагностики и определения фенотипа (функционального состояния) растений. Цель исследования – выбор рационального метода ранней диагностики болезней растений и определения их статуса непосредственно на месте возделывания культуры. Приведены преимущества и недостатки метода технического зрения, основанного на анализе изменений цветовых параметров полученных RGB-изображений листьев растений; флуоресцентного анализа, при котором оценивают эффективность фотосинтеза; методов мультиспектральной и гиперспектральной визуализации, осуществляемых путем определения ограниченного или непрерывного спектра, отраженного от поверхности листьев растений; метода тепловизионной визуализации, при которой фиксируют распределение инфракрасного излучения, испускаемого растением. Анализ методов показал, что определение рассеивания тепловой энергии – перспективный потенциальный показатель здоровья или наличия болезней, в т.ч. у растений. Сформулированы и обоснованы требования к устройствам для получения и обработки тепловых изображений. Разработана экспериментальная установка на основе тепловизионной камеры ТЕ-Q1, совместимой с Android-устройствами. Проведена проверка ее функционирования на образцах земляники садовой.