Kolza (kanola), ülkemizde önemli bir bitkisel yemeklik yağ kaynağı olup beş büyük yağlı tohumlu bitki arasında ilk sırada yer almaktadır. Ülkemiz, kolza üretiminde dünya çapında başlıca üreticiler arasındadır; ekim alanı ve verimi dünya çapında üst sıralardadır. Ancak, büyüme sürecinde yabancı otlar kolzaya ciddi zararlar verir. Geleneksel kimyasal yabancı ot kontrolü tarımsal ekolojik çevreyi kirletir ve herbisit kullanım verimi nispeten düşüktür. Bu nedenle, yabancı otların doğru tanımlanması, herbisitlerin hassas biçimde uygulanmasının anahtarıdır.

Hiperspektral görüntüleme, görüntü işleme ile spektral analizi birleştiren yeni bir teknolojidir. Görüntü verileri bitkilerin yüzey hasarı ve dış özelliklerini gerçekçi şekilde gösterirken, spektral veriler bitkilerin iç yapı ve bileşimini yansıtır. Bu yüzden hiperspektral görüntüleme teknolojisi son yıllarda yabancı ot sınıflandırma ve tanımlamada, ayrıca tarımsal ürün kalitesinin tahribatsız testinde giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Bu çalışmada, kolza ve yabancı ot örtülerine (kanopilerine) ait hiperspektral görüntü verileri çeşitli önişleme yöntemleri ve karakteristik dalga boyu çıkarım yöntemleri kullanılarak işlenmiş; tam spektrum ve karakteristik dalga boylarına dayalı sınıflandırma modelleri ayrı ayrı kurulmuştur. Farklı sınıflandırma modellerinin sonuçları analiz edilip karşılaştırılarak, farklı spektral edinim zamanları ile farklı kolza çeşitlerinin yabancı ot sınıflandırma ve tanımlama üzerindeki etkileri ortaya konmuştur.

1 Deneysel kısım

1.1 Örnekler

Deneyde kullanılan kolza örnekleri ve dört yabancı ot, Echinochloa crus-galli, Hemeng, Ramulus velutipes ve Bidens pilosa olup, bunların tamamı kolza tarlalarında büyük etkiye sahip yaygın yabancı ot türleridir ve kolza ile benzer bir büyüme döngüsüne sahiptir. Şekil 1, deneyde kullanılan örneklerin görüntülerini göstermektedir.

1.2 Spektral görüntü edinimi

400–1000 nm aralığında çalışan bir hiperspektral kamera kullanılmıştır; Hangzhou Caipu Technology Co., Ltd.’nin FS13 ürünü ilgili araştırmalar için kullanılabilir. Spektral aralık 400–1000 nm, dalga boyu çözünürlüğü 2,5 nm’den iyidir ve 1200’e kadar spektral kanal sunar. Tam spektrumda edinim hızı 128 FPS’e ulaşabilir; bant seçimi sonrası en yüksek hız (çok bölgeli bant seçimi desteğiyle) 3300 Hz’dir.

Kolza ve yabancı otların hiperspektral bilgi toplanması üç zamana bölünmüş ve 1, 2 ve 3 olarak tanımlanmıştır. Ayrıca her veri toplama sürecinde kolza ve yabancı otlar büyümeye devam ettiğinden, en az bozunuma sahip hiperspektral görüntüleri elde etmek için kamera pozlama süresi ve toplama yüksekliği gibi dahili parametrelerin ayarlanması gereklidir. Tablo 1, üç deney sırasındaki hiperspektral görüntüleyicinin dahili parametrelerini göstermektedir.

1.3 Veri özelliklerinin çıkarımı

İncelenen kolza ve yabancı otlara ait hiperspektral görüntülerde, her bitkinin ilgi bölgesi (ROI) çıkarılır ve zemin (arka plan) kaldırıldıktan sonraki tüm örnek alanı üzerinden analiz yapılır.