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近红外相机:让入侵的蟒蛇无处可藏
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时间:2021-10-29 10:16:48

        25 多年来,缅甸蟒蛇一直在佛罗里达大沼泽地生活和繁殖,它们捕食本地野生动物并破坏该地区脆弱的生态系统。一项新研究表明,近红外相机可以更容易地在佛罗里达州的树叶中发现这些入侵的蛇,为清除它们提供了一种新工具。

近红外图像与RGB图像相比,更能分辨出蟒蛇

  与RGB图像(左)相比,可见近红外图像(右)更容易发现在佛罗里达州的入侵缅甸蟒蛇。

        在光学学会 (OSA) 期刊《应用光学》中,由中佛罗里达大学光学与光子学学院的 Kyle Renshaw 博士领导的研究人员报告称,近红外相机帮助人们探测到缅甸蟒蛇的距离是传统的可见光波长相机的 1.3 倍。由于红外传感器体积小且成本低,它们可以很容易地集成到专为寻找蟒蛇而设计的手持或车载系统中。

       “清除缅甸蟒蛇的工作是至关重要的,因为不仅可以防止蟒蛇对佛罗里达生态系统的进一步破坏,还可防止其扩散到其他地区,”该研究的学生和主要作者博士 Hewitt 说。“我们的研究(最早检查近红外传感在定位这些蟒蛇方面的功效的研究之一)可以帮助告知用于将它们从环境中移除的方法。”

       缅甸蟒最长可达 20 英尺,重达 200 磅。它们在 1980 年代作为外来宠物来到美国,1992 年安德鲁飓风期间一个繁殖设施被摧毁后,这些蛇在大沼泽地大量繁殖。它们的天然伪装使它们与草和树叶融为一体,使它们很难被人类眼睛或传统的可见光相机发现。在之前的一项研究中,作者测量了缅甸蟒蛇在可见光和红外波长下的反射光谱,发现在红外波长超过 750 nm 的背景下,蟒蛇的可见度更高。

      “基于这些早期的发现,我们假设使用近红外波长进行成像可以使蟒蛇更容易被看到,因为它们在明亮的树叶下会显得暗,”Hewitt说。“虽然我们还没有从其他种类的蛇身上获得反射率测量值,但蟒蛇应该很容易区分,因为它们比任何其他本地蛇种都要大。”

        为了验证他们的假设,研究人员使用具有相似视野和分辨率的可见光和近红外相机拍摄了草地中的缅甸蟒蛇的图像。然后他们要求志愿者检查这些图像并指出他们是否看到了蟒蛇。根据志愿者的反应,研究人员得出使用近红外图像与可见光图像相比的优势。

      “我们用来评估每个传感器的方法最初是为军事传感应用而建立的,”Hewitt解释说。“除了系统组件的特性之外,它还考虑了人类视觉和感知的属性,以确定系统在允许观察者完成任务方面的有效性。”

        尽管其他研究已经探索使用热红外传感器来寻找缅甸蟒蛇,但这些蛇必须在白天晒太阳才能在晚上被发现。与环境的热对比也随着时间的推移而减弱。

     “在这项工作中,我们不依赖热对比度,”Hewitt说。“我们发现,即使蟒蛇没有晒太阳,近红外成像也可以在白天和晚上使用照明来改善检测。”

        研究人员已与佛罗里达州鱼类和野生动物保护委员会 (FWC) 签订合同,开展一个扩展这些结果的项目。FWC 跨部门蟒蛇管理协调员McKayla Spencer 说:“我们正在评估这项技术是否会在该领域有效,如果是,我们与研究人员的项目将开始研究如何使其在充满挑战的佛罗里达大沼泽地生态系统中使用。” 

 

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