光谱及成像技术在农业中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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何勇 等 著

图书标签:

• 农业科技
• 光谱分析
• 成像技术
• 精准农业
• 作物监测
• 植物生理
• 遥感
• 农业信息化
• 非破坏性检测
• 农业工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030465566

版次：1

商品编码：11847196

包装：精装

丛书名： 现代农业高新技术丛书

开本：16开

出版时间：2015-12-01

用纸：胶版纸

页数：292

正文语种：中文

内容简介

　　《光谱及成像技术在农业中的应用》系统地介绍了光谱技术及光谱成像技术，并在讲清基本知识和基本原理的基础上，分析了国内外研究的全新成果，重点展示了光谱技术与光谱成像技术在农业上应用的成果。《光谱及成像技术在农业中的应用》是多个国家高技术研究发展计划（863计划）项目、国家科技支撑计划项目研究成果的展现，实现了理论与应用的统一。《光谱及成像技术在农业中的应用》共包含三大篇内容，其中基础篇介绍了光谱技术及光谱成像技术的发展历史、光谱分析基础、光谱分析仪器等；方法篇涉及对光谱及图像信息的预处理、数据的压缩、特征变量提取、聚类分析、回归分析等的介绍：应用篇展示了光谱及成像技术在土壤—环境信息、农作物信息、农产品和食品品质检测中的应用实例。

目录

前言
基础篇
第1章　概述
1.1光谱技术在农业中的应用
1.1.1光谱技术在土壤检测中的应用
1.1.2光谱技术在农作物检测中的应用
1.1.3光谱技术在农产品检测中的应用
1.1.4存在问题与应用展望
1.2光谱成像技术在农业中的应用
1.2.1光谱成像技术在土壤检测中的应用
1.2.2光谱成像技术在农作物检测中的应用
1.2.3光谱成像技术在农产品检测中的应用
1.2.4存在问题与应用展望
1.3小结
参考文献
第2章　光谱分析基础
2.1电磁辐射与波谱
2.1.1光——电磁辐射基础
2.1.2光与物质的相互作用
2.1.3光谱分析方法及其分类
2.1.4分子能级与分子光谱
2.1.5光谱分析基本定律和原理
2.2原子分子振动分析
2.2.1微振动经典力学
2.2.2振动简正模式
2.2.3简正坐标
2.2.4其他类型坐标
2.3典型官能团的光谱特征
2.3.1烷烃类
2.3.2烯烃类
2.3.3炔烃类
2.3.4芳香族化合物
2.3.5羟基化合物
2.3.6羰基化合物
2.3.7胺和酰胺类
2.3.8碳水化合物
2.3.9氨基酸、多肽和蛋白质类
2.3.10聚合物类
2.4光谱分析的理论基础
2.4.1分子光谱
2.4.2原子光谱
2.4.3二向反射光谱
2.5光谱成像理论基础
2.5.1可见—近红外光谱成像技术
2.5.2拉曼光谱成像技术
2.5.3核磁共振成像技术
2.5.4x射线成像技术
2.5.5红外热成像技术
2.5.6荧光成像技术
2.6小结
参考文献
第3章　光谱及光谱成像仪器
3.1光谱分析仪器概述
3.1.1基本构造
3.1.2主要性能指标
3.1.3主要分类
3.1.4主要生产厂家
3.1.5发展趋势
3.2典型光谱分析仪器
3.2.1紫外可见分光光度计
3.2.2近红外光谱仪
3.2.3中红外光谱仪
3.2.4拉曼光谱仪
3.2.5核磁共振波谱仪
3.2.6太赫兹光谱仪
3.2.7激光诱导击穿光谱仪
3.2.8其他类型光谱仪
3.3光谱成像仪器
3.3.1基本构造
3.3.2主要性能指标
3.3.3发展趋势
3.4典型光谱成像仪器
3.4.1多光谱成像光谱仪
3.4.2可见—近红外高光谱成像仪
3.4.3显微拉曼光谱成像仪
3.4.4红外热成像仪
3.4.5核磁共振成像仪
3.4.6X射线成像光谱仪
3.4.7荧光成像光谱仪
3.4.8其他成像仪
3.5小结
参考文献
方法篇
第4章　数据分析基础
4.1概述
4.2化学计量学
4.2.1定义
4.2.2发展历史
4.2.3主要内容
4.2.4在光谱分析中的应用
4.3数理统计基础
4.3.1误差分析
4.3.2均值与方差
4.3.3统计分布
4.3.4置信区间
4.3.5显著性检验
4.3.6模型评价
4.4小结
参考文献
第5章　样本选择方法
5.1概述
5.2样本集选择
5.2.1随机选择法
5.2.2Kennard—Stone算法
5.2.3SPXY算法
5.2.4Duplex算法
5.2.5含量梯度法
5.2.6GN距离法
5.2.7相似样品剔除选择法
5.2.8Kohonen网络法
5.2.9最邻近规则法
5.2.10最大最小距离法
5.3异常样本剔除
5.3.1主成分分析法
5.3.2残差法
5.3.3蒙特卡罗偏最小二乘法
5.3.4杠杆值法
5.3.5狄克逊检验法
5.3.6肖维勒准则法
5.3.7格鲁布斯检验法
5.3.8DFFITS法
5.3.9K最邻近距离法
5.3.10Cook距离法
5.3.11马氏距离法
5.3.12欧氏距离法
5.3.13光谱残差法
5.3.14多变量修剪法
5.3.15最小协方差行列式法
5.3.16半数重采样法
5.3.17最小半球体积法
5.4小结
参考文献
……
第6章　光谱预处理方法
第7章　数据压缩与特征提取
第8章　特征波长选择方法
第9章　模式识别方法
第10章　回归分析方法
应用篇
第11章　高光谱图像处理方法
第12章　核磁共振成像方法
第13章　光谱信息数据处理典型软件与工具
第14章　土壤信息检测
第15章　农作物信息检测
第16章　农产品品质与安全检测

前言/序言

探索生命健康的微观视角：从细胞成像到分子诊断 这是一本引人入胜的书籍，它将带领读者深入了解现代生命科学研究中至关重要的工具——成像技术。本书并非关注宏观的农业领域，而是聚焦于我们肉眼无法触及的微观世界，揭示细胞、组织乃至分子层面的奥秘，以及这些微观洞察如何驱动疾病的诊断、治疗和生命健康的整体进步。 本书从最基础的细胞结构成像讲起，逐层深入，带领读者领略不同成像技术在解析生命活动中所扮演的关键角色。我们将首先探讨显微镜学的革命性发展，从早期光学显微镜的有限分辨率，到共聚焦显微镜、超分辨显微镜等技术的出现，如何以前所未有的清晰度让我们得以窥探细胞内部精密的细胞器，观察细胞骨架的动态变化，以及追踪蛋白质的精确定位。例如，读者将了解到，通过巧妙运用荧光染料和激光扫描，科学家们能够实现对活体细胞内特定分子标记的实时追踪，揭示细胞迁移、信号传导以及能量代谢等关键生命过程。本书不会简单罗列技术名称，而是深入解析每种技术背后的光学原理、成像策略以及它所能解决的科学问题。 接着，本书将重点介绍高通量成像技术在药物筛选和疾病模型研究中的应用。在现代药物研发中，快速、准确地评估候选药物的有效性和毒性至关重要。本书将详细阐述，如何利用自动化显微成像平台，配合大量的细胞或组织样本，结合先进的图像分析算法，实现对数以万计化合物的筛选。读者将了解到，这些高通量成像技术是如何帮助科学家们快速识别出具有治疗潜力的分子，加速新药的开发进程。同时，本书还将探讨如何利用成像技术构建和分析疾病模型，例如癌症模型，通过观察肿瘤细胞的生长、侵袭和对治疗的反应，来深入理解疾病的发病机制，并评估不同治疗方案的疗效。 本书的另一个重要篇章将聚焦于分子成像技术在诊断学上的突破。随着对疾病分子基础认识的不断深入，分子成像技术已成为疾病早期诊断、预后评估和疗效监测的强大工具。我们将深入解析荧光成像、化学发光成像、以及放射性核素成像等技术，并探讨它们如何被应用于检测特定的生物标志物。例如，本书将详细介绍在癌症诊断中，如何利用荧光标记的抗体或核酸探针，靶向肿瘤细胞表面的特定受体或细胞内的突变基因，从而实现早期、精准的诊断。本书还会提及PET（正电子发射断层显像）和SPECT（单光子发射计算机断层显像）等分子成像技术，解释它们如何通过示踪剂的分布来反映身体内部的生理病理变化，为医生提供重要的临床决策依据。 此外，本书将详细探讨多模态成像技术的融合与协同。现实世界中的生物过程往往复杂而多维，单一的成像技术往往难以全面捕捉其精髓。因此，将不同成像技术的优势结合起来，实现多模态成像，成为现代生物医学研究的重要趋势。本书将深入探讨如何将光学成像与核磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）等技术相结合，形成互补的成像方案。例如，读者将了解到，通过将高分辨率的光学成像与MRI的宏观解剖信息相结合，科学家们能够实现对病灶的精确定位和深入的组织学分析。这种多模态方法的融合，极大地提升了成像的诊断能力和研究深度。 本书还将前瞻性地探讨人工智能（AI）在成像技术中的驱动作用。海量的成像数据给传统分析方法带来了巨大挑战，而AI，特别是深度学习，正以前所未有的速度改变着成像数据的解读方式。本书将详细阐述，如何利用AI算法进行图像去噪、分割、特征提取和定量分析，从而提高成像结果的准确性和效率。例如，读者将了解到，AI模型如何能够自动识别和量化细胞形态学特征、识别微小的病变区域，甚至预测疾病的发生和发展趋势。AI的融入，不仅提升了成像技术的性能，也为从庞大数据中挖掘有价值的生物信息提供了强大的动力。 本书的另一特色在于，它将深入解析成像技术在不同生命科学领域中的具体应用案例。从神经科学领域对大脑活动的可视化，到免疫学领域对免疫细胞行为的追踪，再到发育生物学领域对胚胎发育过程的动态观察，本书都将提供生动而详实的案例分析。读者将了解到，成像技术是如何帮助科学家们理解神经信号的传递机制，揭示免疫系统如何对抗病原体，以及观察细胞如何协同工作以形成复杂的组织和器官。这些具体的案例将帮助读者更好地理解成像技术在解决实际科学问题中的价值。 最后，本书还将讨论成像技术面临的挑战和未来的发展方向。例如，如何提高成像分辨率的同时保持成像速度，如何开发更安全、更高效的示踪剂，以及如何进一步降低成像设备的成本，使其在更广泛的范围内得到应用。同时，本书也将展望未来，例如单细胞成像、空间组学成像等前沿技术，以及它们可能为生命科学研究带来的新机遇。 总而言之，这本书是一次关于生命健康微观探索的深度旅程。它将以严谨的科学态度、清晰的逻辑结构和丰富的案例，为读者呈现一场关于成像技术的盛宴。无论您是生物医学领域的学生、研究人员，还是对生命科学充满好奇的读者，本书都将为您打开一扇通往微观世界的大门，让您深刻理解成像技术如何成为我们理解生命、对抗疾病、守护健康不可或缺的强大武器。它将激发您对生命之美的惊叹，以及对科学探索的无限热情。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的专业术语密度相当高，但作者的行文节奏控制得非常好，成功地在保持学术严谨性的同时，避免了让读者感到窒息的枯燥感。特别是关于成像系统校准和系统集成的那几章，那些复杂的转换矩阵和误差分析，在作者的笔下被分解成了易于理解的步骤，就像在拆解一台精密仪器，每一步骤都清晰可见，让人倍感踏实。我感觉作者是在用一种传道授业的谦逊态度与读者交流，而不是高高在上的学术说教。书中包含的许多表格和插图，不仅是内容的补充，更是对核心概念的视觉化总结，大大减轻了理解的认知负荷。这些图表的设计兼具美观性与实用性，很多我都直接打印出来贴在了工作台旁，以便随时查阅。这本书的价值在于，它不仅教会了我们“是什么”和“怎么做”，更深入地探讨了“为什么”，这种对底层逻辑的追溯，才是真正提升专业素养的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书中关于图像处理算法的介绍感到非常满意，它超越了许多同类书籍中对算法的简单罗列，而是深入探讨了特定农业场景下算法选择的合理性与局限性。作者对卷积神经网络在目标识别中的应用进行了深入的剖析，特别是针对农作物表观特征多变性的优化策略，非常具有启发性。我发现书中对于“假阳性”和“假阴性”在农业决策中的不同影响进行了细致的量化分析，这对于风险管理至关重要。更让我眼前一亮的是，作者并没有回避不同技术路线之间的优劣比较，而是坦诚地指出了当前技术面临的瓶颈，例如在复杂光照条件下的鲁棒性问题。这种批判性的思维贯穿始终，使得整本书的论述更加立体和可信。它鼓励读者不仅仅是吸收知识，更要学会质疑和创新，这对于推动行业发展是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人惊叹，它在探讨农业技术的前沿应用时，展现出一种扎实的科学功底和对实际问题的深刻洞察力。我尤其欣赏作者在构建理论框架时的严谨态度，每一个概念的引入都水到渠成，逻辑链条清晰可见。书中对传感器原理的阐述非常到位，让我这个非专业人士也能理解其中的复杂机制。例如，在讨论如何通过非接触式测量来评估作物营养状况时，作者没有停留在表面，而是深入剖析了不同波段光谱与植物生理指标之间的定量关系，这对于指导现场实验设计具有极高的参考价值。此外，作者对数据处理和图像重建部分的讲解，也体现了其丰富的实践经验，那些关于噪声抑制和特征提取的技巧，无疑是实践者们梦寐以求的“独门秘籍”。读完这部分内容，我感觉自己手中的数据不再是杂乱无章的集合，而是蕴含着巨大信息宝藏的矿脉，等待着被精准地挖掘出来。这种从基础原理到高级应用的无缝衔接，极大地提升了阅读体验，让人在学习新知识的同时，也对农业信息化的未来充满了信心和期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常独特，它仿佛是一位经验丰富的老农，带着你一步步走进现代农业的科技田地里。文字并不晦涩，反而充满了生活化的比喻和生动的案例，使得那些原本高深的物理学概念变得触手可及。我特别喜欢作者在描述技术落地场景时的那种热情洋溢，比如如何利用无人机搭载的先进设备，实时监测大面积农田的病虫害发生情况，并迅速给出精准的喷药建议。这种“知行合一”的写作方式，极大地激发了我对将理论付诸实践的渴望。其中关于光谱特征库建立的部分，简直是一部实战指南，它详细记录了不同作物在不同生长阶段和受胁迫状态下的“光谱指纹”，这种细致入微的观察，体现了作者对农业生态系统有着近乎偏执的关注。读起来，我仿佛能闻到泥土的芬芳，感受到阳光下作物生长的勃勃生机，技术不再是冰冷的工具，而是服务于生命成长的智慧结晶。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排极具匠心，它遵循了一种从宏观到微观，再由技术到管理的递进逻辑。开头部分对全球粮食安全与精准农业需求的宏观背景描绘，立刻将读者的思绪拉入一个广阔的时代命题之中，让人意识到手中这本技术手册的重要性不仅仅在于操作层面，更承载着社会责任。随后，作者巧妙地将各种成像原理——从可见光到高光谱，再到热红外——进行对比分析，这种横向的比较使得读者能迅速建立起对各类技术的清晰认知。我特别欣赏作者在章节过渡时使用的平滑技巧，仿佛是精心编排的一场技术交响乐，每一个声部都在恰当的时机出现，既保持了节奏感，又不失内容的密度。阅读过程中，我不断地被引导去思考如何根据不同的经济投入和作物类型，选择最经济、最高效的技术组合。这是一种高屋建瓴的指导，远超出了单纯的技术说明书的范畴。

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