关于本文
这不是一篇典型的文章www.雷竞技app震中杯赞助商www.caroblogs.com．我们喜欢开发以易于阅读的格式编写的可操作的、数据驱动的内容。一些文章讨论了研究结果，一些文章描述了最佳实践和技术，偶尔还会有歌曲模仿。但这篇文章不同。
我们最近写了三种商业上可用的品牌水敏纸(WSP)。这篇文章是一个公正的比较评价这些论文如何解决喷雾覆盖。但是为了公平地进行评估，我们必须决定评估他们的最佳方法。这把我们带入了一个兔子洞，比我们想象的要深得多。图像处理的科学是复杂的，有许多方法可以用无数的自制和商业方法来解释WSP。我们决定分享我们所学到的。
哪种方法最适合你?对于一个最初是为了快速、主观比较而开发的工具，我们应该走多远?下面是一个由三部分组成的对水敏感纸进行数字化和分析的入门。如果你是一个从未使用过WSP的种植者，你只需要读到下一句的结尾。买下来试试。如果你是一名顾问，一名研究人员，或者只是对从这个优秀的农艺工具中榨取一切感兴趣，那么就放心吧。
在第1部分中，我们将简要介绍WSP的历史，描述它能够解决的一些限制，并开始介绍如何捕捉数字图像以供以后分析。欢迎来到斑点分析的世界。
简介
喷雾覆盖范围描述了喷雾液滴与目标表面积之间的接触程度。这个指标可以用来预测应用程序的成功。最简单的可视化覆盖方法之一是使用水敏纸，这是一种被动的人工收集器，当与水接触时，它会从黄色变成蓝色。
WSP通常用于评估喷涂程序的迭代更改。在整个目标林冠层或直接在地面上战略性地放置，实现均匀的阈值覆盖，可以提高药效、减少浪费、减少脱靶污染和降低农药耐药性发展的风险。WSP往往低估了可能发生在植物表面的扩散效应(特别是当使用表面活性剂时)，但它们作为相对指标是有效的。
WSP最简单的用途，也是它被商业化开发的主要原因，是进行定性评估。例如，当观察者判断一张纸明显比另一张纸“更蓝”时，随后的测量表明，它可以代表叶片沉积物增加20%。换句话说，如果你能用肉眼感知到一种差异，它很可能代表着一种生物影响。这种快速和基本的使用WSP提供即时和可操作的反馈，因此对任何喷雾器操作人员都是有价值的信息。有人建议手工计数在200个污渍/厘米时变得不切实际2，但使用放大镜或亚麻测试式镜头可能会有更高的计数。
WSP也可以用于深入的定量评估。这需要相机或扫描仪来生成WSP的数字图像，并需要专门的分析软件来提取相关数据。已经进行了大量的研究，以确定可以从WSP中学到什么。下面列出了四种常见的信息，从最容易、最可靠到最难、最不可靠(或者可以说是不可能确定)。
- 覆盖表面积的百分比。
- 目标区域的沉积物密度。
- 留下污渍的液滴的大小。
- 施于目标表面的剂量。
本文档将描述图像分析的基本原理，并提供用于从WSP中提取覆盖率数据的商业工具和协议的示例。它还将描述这些方法固有的假设和限制，以便用户可以决定投入的时间和精力的程度与结果的可靠性。
WSP的简史
1970年，一篇期刊文章描述了一种采样和评估喷雾液滴的新方法。用溴乙基蓝处理过的相纸会产生黄色的表面，当它遇到水分时就会变色。ph为基础的反应是快速和不可逆的，留下一个明显的蓝色斑点来标记沉积。
汽巴-嘉基有限公司于1985年将水敏感纸商业化(后来于1996年更名为诺华公司，2000年更名为先正达公司)。它有几种格式，但50,76 x 22毫米(1 x 3英寸)纸的铝箔包装是最受欢迎的。如果你曾经用过水敏纸，它很可能起源于先正达在瑞士。最近，有两个新的选择已经商业化:Innoquest的劳动的论文(美国)和WSPaper(巴西)。
一旦干燥，WSP上的蓝色污渍是不可逆的，纸张可以保存几年。然而，未染色的部分会继续对湿度、露水或指纹产生反应，所以在处理和储存时必须小心。先正达表示，使用异丙醇(或类似溶剂)可以永久固定污渍，去除黄色层，在白纸上留下黑色污渍。
水敏纸的局限性
a.最小滴检直径
在炎热和干燥的条件下，并不是所有与WSP接触的液滴都会留下污渍。在从喷嘴到目标的过程中，液滴可以通过蒸发浓缩，留下足够的水来染色纸张。先正达表示，直径小于100微米的液滴在“热带条件”下无法可靠地分解。在大多数情况下，他们的最小液滴直径接近50微米。Innoquest表示，在大多数环境条件下，他们的最小滴检直径在60到90微米之间。
这并不是说不能检测到较小的液滴。在绝对理想的条件下，任何品牌的WSP的最小可检测液滴直径接近30微米(先正达，Innoquest, SprayX -个人通信)。对先正达公司论文的显微分析显示，比这更细的液滴可以在表面留下物理“陨石坑”，但没有足够的水来引起颜色的变化。液滴产生的染色直径总是大于液滴直径，其程度取决于扩散因子。
b.扩散因子
污点的大小有时被用来推断产生污点的液滴的大小。应变直径除以扩散因子，扩散因子是在特定条件下确定的。例如，先正达的扩散因子是在沉降速度为20°C和相对湿度为40%的条件下，使用氧化镁和硅油法建立的。“沉积速度”可以被认为是终端速度，这说明液滴以更高的速度移动会留下更大直径的污渍。考虑一下水球快速或缓慢地撞击表面所产生的飞溅。
扩散因子对所有液滴大小都不是恒定的。对于先正达的WSP，一个59µm的液滴预计会留下直径100µm的污渍(扩散因子为1.7)，一个285µm的液滴预计会留下直径600µm的污渍(扩散因子为2.1)。这种关系有时可以用微积分来描述。一篇研究文章采用了这个公式:feDm = 0.74057 + 0.0001010399 × Dm + 0.02024884 × ln(Dm)(其中fe为扩散因子，Dm为微米级的染色直径)。体积计算公式为:Vg = (π × Dg3.) / 6(其中Vg为液滴体积，单位为μm3.Dg为液滴直径，单位为μm)。Innoquest确定它们的扩散因子为[0.4508 × Ln(观察染色直径)]- 0.6221(个人交流)。
鉴于液滴的大小排除了最细的液滴，依赖于特定情况的扩散因子，假设液滴已达到终端速度，并可能被重叠和椭圆斑点所阻碍(在本文的下一部分中讨论)，除了在高度控制条件下的相对比较之外，该练习是否有任何实际价值是值得怀疑的。
数字化WSP
数码图像是用相机或扫描仪产生的。相机采用了一组光敏传感器，每个传感器都能反射和记录图像中各自的部分。相机捕捉图像很快，但容易出现对焦和失真问题，因为镜头必须非常接近WSP。SprayX的DropScope通过单独校准每个单元来补偿组装过程中的变化，并通过使用软件来解释镜头失真。当需要高分辨率时，相机是更昂贵和更复杂的选择。然而，当分辨率不是问题时，甚至可以使用智能手机相机(就像照相机一样)SnapCard应用程序)。
平板扫描仪将多张纸压在固定在感光传感器上方的玻璃压板上。这将最大限度地减少潜在的焦点问题。与相机相比，扫描仪的变形较少，因为它们不使用固定的传感器网格。相反，它们依赖于车厢电机的速度和一致性，沿着图像绘制一系列传感器，捕捉离散的切片。扫描仪比相机便宜，但速度慢得多，而且低端品种有时会跳过图像的一小部分。这在扫描办公文档时不是问题，但在分析高分辨率图像时可能会导致问题。
一个像素。
像素(的缩写)图片真正的埃尔Ement)是由光敏传感器记录的数值信息。“数字化”这个词的意思是“转换成数字”。最基本的像素值是一个8位数(或8位)数字。每个位不是1就是0，所以每个像素值都是2之一8也就是256种可能的唯一组合。用8位数字网格显示的图片没有意义，所以计算机会根据查询表来替换色度或颜色。
今天的传感器报告更高的像素值，以赋予数字化图像更多的深度。RGB (R艾德,G沟,BLue)图像分别记录红、绿、蓝三种颜色的8位值。那是2563.，或为一个24位像素提供16,777,216种不同的颜色组合。
在如此微妙的光谱下，两种颜色在肉眼看来可能是一样的，但代表不同的像素值。因此，当我们处理像素值(实际的数值数据)而不是深浅或颜色(数据的解释)时，图像分析更精确。
b.分辨率(标度)
在分析图像之前，我们必须先知道图像的比例。每个像素是构成数字图像的网格中最小的元素。图像的尺度决定了每个像素所代表的真实尺寸，使得校准尺寸测量成为可能。我们常在图像分辨率中提及DotsP呃我nch (DPI)。在本例中，“点”指的是像素。DPI越高，分辨率越高，因为每个像素的直径代表更小的现实长度。
相机分辨率是用百万像素(MP)来描述的，其中1mp代表一个能够产生100万像素区域的光敏传感器网格。在计划打印图像时，惯例是使用每英寸300像素的最低分辨率。例如，一个标准的8 x 10英寸。打印需要2,400 x 3,000像素，总面积为720万像素。这将需要一个720万像素的摄像头。
我们处理的面积通常小于整个1 × 3英寸。纸。即使我们拍摄了整张纸，一台100万像素的相机每英寸也能提供600像素，大约是典型的8 x 10英寸相机所需分辨率的两倍。打印。这似乎足够了，但请记住，我们正在非常仔细地检查图像，这将类似于将打印放大到广告牌的大小。作为参考，SprayX DropScope使用了一个800万像素的摄像头。用于为本文档捕获SnapCard图像的iPhone 7相机是1200万像素。
那么，理想的分辨率是多少?出错的缺点是什么?低分辨率的图像具有低像素密度，这可能导致我们将多个沉积物视为单个沉积物，或者完全忽略最小的沉积物。可探测沉积物的最小直径必须与成像分辨率大致相同。例如，如果一个像素的直径为30 μm，那么我们能够可靠解析的最小沉积物也将是相同的大小。软件记录的沉积物大小小于分辨率的限制可能是由于算法错误，应被忽略。
在交叉处重叠多个像素的污点使情况更加复杂。在这种情况下，可能有一个以上的像素代表一种足够蓝的颜色，足以被标记为染色，报告比实际有更大的沉积物。
人们很想达到尽可能高的分辨率，但这也会导致问题，比如检测和错误地将纸张表面纹理中的不一致视为污渍。此外，高分辨率图像会产生物流问题;它们需要更长的时间来扫描和处理以及创建占用大量存储空间的大文件。图像格式(例如JPEG)可以压缩图像文件使其更小，但数据会丢失。其他格式(如TIFF、PNG、BMP)在节省空间方面效率不高，但它们能保存原始数据，因此是首选格式。
我们建议10 μm:像素可以提供足够的分辨率、合理的处理时间和可管理的文件大小。此外，考虑到沉积物可能重叠多个像素，我们建议使用过滤器去除任何小于3像素(30 μm)跨度的沉积物。这个下限消除了伪影，并且仍然小于WSP可能产生的最小污渍。有些软件允许用户设置这个限制，有些软件则代表我们做出选择。
下一篇文章:图像分析软件和阈值处理。