การวัดปริมาณคลอโรฟิลล์อย่างแม่นยำด้วยการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม

           HSI เป็นการผสมผสานระหว่างการวัดสเปกตรัมและการถ่ายภาพดิจิทัล ด้วยเทคโนโลยี HSI โครงสร้างทางกายภาพของพืช เช่น ใบและลำต้น สามารถรตรวจวัดได้จากเทคนิคการถ่ายภาพดิจิทัล และข้อมูลทางสรีรวิทยาหรือชีวเคมีจากการวัดสเปกตรัม โดยตรวจวัดด้วยช่วงสเปกตรัมที่แคบและต่อเนื่องกันแล้วนำมาเชื่อมต่อกันได้เป็นสเปกตรัมที่สมบูรณ์จำนวนมาก กล้องถ่ายภาพ HSI มีหลากหลายประเภท เช่น แบบสแกนเชิงเส้น (push broom)[3] แบบสแกนเป็นจุด (whisk broom), ถ่ายทั้งภาพ (snapshot) เป็นต้น ในการวิจัยและการใช้งานด้านพืชและการเกษตรจำนวนมากใช้กล้องถ่ายแบบสแกนเชิงเส้นเนื่องจากความเร็วในการใช้งานและได้ข้อมูลคุณภาพสูง

HSI ถูกใช้งานมากขึ้นในหลากหลาย งานวิจัย[4] และ แอปพลิเคชัน[5] โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านพืชผักและเกษตรกรรม ตัวอย่าง เช่น Yu et al. (2016)[6] ใช้กล้อง HSI ในช่วงความยาวคลื่นที่ตามนุษย์มองเห็นได้และอินฟราเรดระยะใกล้ (VNIR) เพื่อประเมินการกระจายคลอโรฟิลล์และค่า SPAD ในใบพริกไทยในแต่ละช่วงอายุของใบ Zhao et al. 2016[7] ใช้ HSI ร่วมกับการวิเคราะห์ทางเคมีในการวัดปริมาณคลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ และสร้างแผนภาพการกระจายของรงควัตถุหรือเม็ดสีในใบแตงกวาที่มีการติดเชื้อโรค (ALS)

การดูดซับแสงโดยคลอโรฟิลล์เกิดขึ้นในช่วงความยาวคลื่น ย่านที่ตามนุษย์มองเห็น[8] ระหว่าง 400 ถึง 700 นาโนเมตร ของสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยเฉพาะสีแดงช่วงความยาวคลื่น (600–700 นาโนเมตร) และสีน้ำเงิน (400–500 นาโนเมตร) คลอโรฟิลล์ดูดซับแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพจนถึงจุดหนึ่งระหว่างบริเวณความยาวคลื่นที่ตามองเห็นและช่วงย่านอินฟราเรดระยะใกล้ (680-730 นาโนเมตร) และช่วงความยาวนี้เรียกว่า red-edge โดยปกติ ข้อมูลจากความยาวคลื่นบริเวณสีน้ำเงินจะไม่ถูกนำมาใช้เพื่อประมาณการคลอโรฟิลล์ เนื่องจากข้อมูลดังกล่าวทับซ้อนกับการดูดกลืนแสงของเม็ดสีแคโรทีน  การสะท้อนแสงที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงความยาวคลื่นสีแดงสามารถบ่งชี้ว่าปริมาณคลอโรฟิลล์มีแนวโน้มลดลง

กล้องถ่ายภาพ HSI สามารถวัดปริมาณคลอโรฟิลล์ในห้องปฏิบัติการ โดยทั่วไปจะทำการถ่ายภาพในห้องมืด (กล่องดำ) เพื่อให้ได้แสงสว่างและสภาวะการวัดที่คงที่ กล้องถ่ายภาพ HSI ถูกจัดวางในตำแหน่งที่จุดต่ำสุด เหนือกระถางต้นไม้ และใช้แผ่นหรือกระเบื้องสีขาวเป็นข้อมูลอ้างอิงการสะท้อนแสง ในขั้นตอนการสแกนภาพเชิงเส้นด้วยกล้องถ่ายภาพ HSI จะใช้มอเตอร์หรือสายพานลำเลียงในการเคลื่อนพืชในกระถางเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวและแสดงภาพตัวอย่างทั้งหมด ระบบแหล่งแสง (โดยทั่วไปคือหลอดฮาโลเจน) อยู่ในตำแหน่งที่มุม 45° เพื่อให้แสงสว่างในมุมมองของกล้อง