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使用手持式高光譜相機IQ揭示進化的秘密—在非洲沙漠研究生石花
發布時間： 2022-01-21 點擊次數： 1857次非洲的最南端的沙漠和半沙漠地區氣候干燥少雨，高溫，不適合人類居住。但這里卻是神奇的植物—生石花的故鄉。
生石花也是來自東芬蘭大學的芬蘭生物學家Tommi Nyman博士和他的南非同事、來自斯坦林*大學的植物生態學家Allan Ellis教授從進化的角度長期研究的植物。他們選擇了IQ高光譜相機來幫助研究。IQ小巧便攜、高續航，使它成為野外調查研究的選擇，此外高速拍攝的特點也能夠出色應對沙漠地區強烈多變的光線。
遠在天邊近在眼前
在惡劣環境中生存的植物都需要應對動物天敵的保護措施。生石花植物的保護措施在于：植株的絕大部分埋于地下，只有肉質葉平整的頂部伸出地表。這使得生石花幾乎看不見、找不到。
但是，問題在于非洲南部的南非、納米比亞和博茨瓦納三國的土壤性質存在明顯差異，沙礫的顏色多種多樣：棕色，灰色，黃色，紅色，或幾乎全白，顆粒大小也從細沙到大卵石不等。最終你會發現某些生石花的后代在砂礫覆蓋的地表脫穎而出了，這也意味著它們已經身處險境了。
現在讓我們回到150多年前由達爾文和*提出的進化理論的核心：假如生石花個體間頂部的顏色存在差異，假如顏色性狀由基因決定、可遺傳，那么生石花的顏色和圖案將隨時間逐漸趨同于當地土壤的視覺屬性。
現代進化論研究中的一個最核心的問題是新物種起源中生態特性的作用和地位。此次調查有可能揭開這個問題的冰山一角。假設：生石花屬內的表型（顏色）分異是由優化當地選擇所驅動。
尋找精確顏色測量的工具
當比較生石花和地表的顏色時，必須進行盡可能真實、精確和客觀的顏色測量，這也是高光譜成像的特長所在。
高光譜相機非常適用于顏色測量，因為它比RGB相機更精確，也比目測更出色，并且能做到*的客觀。高光譜相機使得定義目標的絕對顏色或相對顏色成為可能，例如在LAB彩色空間精度達到?E<1，或者相對于與另一目標的相對顏色精度也可達?E=0.2。這高于人的顏色感知（(?E=1），更明顯地優于RGB相機（通常只能達到?E=8~10的精度）。
為什么選擇Specim IQ？
接下來，問題的關鍵在于找到一個能在南部非洲沙漠這樣的環境中工作的高光譜相機。這里路途遙遠，道路崎嶇不平，溫度多變—夜晚寒冷刺骨，白日悶熱難耐；這里沙塵遍地，光線刺眼又瞬息萬變。需要找到一個能夠克服這些問題的設備。
你需要一部小巧緊湊、結實耐用，但又能快速、高質量成像的相機。當Tommi Nyman得知Specim IQ時，他就知道這便是他們此次遠征科考所需的相機。
“地表崎嶇，所以你不想背太大、太重的設備。" Tommi Nyman說道。“Specim IQ是如此的小巧，既方便攜帶又可在野外使用，用它做我們需要的實驗也非常順手。"
IQ的高續航也是一個重要的加分項。因為遠征科考隊需要在野外露營3-4晚，之后的一天才返回鎮上修整、備貨，也給電池充電。“在野外，我們需要一個只靠一塊電池便能工作一整天的相機。" Tommi Nyman介紹說。
Specim IQ相機能夠快速地采集圖像數據，當光線劇烈而多變時，這點至關重要。非洲的光線從頭頂直直地照射下來，非常刺眼，影子也尖銳濃重。當云朵遮蔽太陽時，光線便會在短時間內急劇地減弱。使用IQ你可以針對特定的光線情況設置積分時間，在下一片云朵到來*改變了光照環境之前快速地完成拍攝。
未來？
現在所有的數據都收集完畢，生石花項目的下一項工作是數據分析。相信不久的將來我們就能看到分析結果。
但高光譜成像在生態學領域的研究仍大有可為。單單是與生石花類似的顏色性狀的相關生態學、生理學研究就是一個廣闊的、課題數量龐大的領域。既然IQ如此的便攜易用，未來使用它做的生態學的相關研究勢必層出不窮。
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