褐飞虱是水稻的主要迁飞性害虫之一,通常在水稻中下部进行危害,具有迁飞距离远、危害部位隐蔽等特点,严重威胁着水稻的生产。本课题拟采用热图像的方法,获取水稻冠层温度特征,对褐飞虱的危害情况进行评估研究,可为褐飞虱危害的早期监测和预警提供依据,对提高褐飞虱防治的时效性具有一定的实际应用价值。课题在分析国内外虫情评估和预测方法的基础上,依据褐飞虱危害水稻的机理及特征,应用热红外成像技术,研究了褐飞虱入侵后水稻冠层温度变化规律及其与气象因子关系,确定了基于冠层热图像与气象因子融合的褐飞虱入侵情况评估方法,并对褐飞虱危害前后不同抗性水稻品种间冠层温度特征值时间序列上的差异进行了对比试验。1)对复杂背景条件下水稻冠层热红外图像的分割方法进行了研究。应用kmeans算法对水稻冠层热红外图像进行分割,通过kappa系数、混淆矩阵以及水稻冠层覆盖度三个指标综合评价kmeans算法的分割效果,同时与大津算法进行对比,结果表明:kmeans算法分割平均kappa系数为78.92%,高于大津算法,平均误差为28.42%,低于大津算法,kmeans算法整体优于大津算法。在图像分割的基础上,提取了冠层温度的平均值、中值、最大值以及众数等特征值,与人工分割提取的冠层温度特征值相比,kmeans算法与大津算法分割提取的冠层温度的众数和最大值两个特征量差异不显著（在0.05显著性水平下,sig=0.35和sig=0.1）,kmeans算法与大津算法的最大值平均误差均为0.258℃,众数平均误差分别为0.138℃与0.15℃;kmeans算法与大津算法分割提取的冠层温度的平均值和中值两个特征量差异显著（在0.05显著性水平下,sig=0.009和sig=0.016）,kmeans算法提取的平均值和中值误差为0.261℃与0.240℃,均明显低于大津算法。2)确定了基于冠层热图像与气象因子融合的褐飞虱入侵情况评估方法。由于水稻冠层的绝对温度值受气象条件影响较大,在时间序列上很难用绝对温度值来进行褐飞虱的入侵情况评估,为了评估水稻冠层温度的变化是否为褐飞虱入侵引起,采用热红外成像技术对褐飞虱入侵水稻和未被入侵水稻冠层温度进行对比监测,同时使用温湿度传感器记录采集热红外图像时刻的大气环境温度、湿度以及参考水温,将水稻冠层热图像与气象因子融合,重构了冠层温度标准差（CTSD,standard deviation of canopy temperature）、冠层温度极差（CTR,Canopy temperature range）、冠层温度像素点最高频率（CTM,Maximum frequency of canopy temperature）以及冠层温度变异系数（CTCV,canopy temperature coefficient of variation）评价指标,通过建立特征工程选取输入量,采用k值近邻分类算法（KNN,k-Nearest Neighbor）、逻辑回归（LR,Logistic Regression）以及支撑向量机（SVM,Support Vector Machine）方法,进行褐飞虱入侵情况的评估研究。结果表明:在褐飞虱危害的第10天与第14天,受害与未受害水稻冠层之间的四种评价指标均达到了差异显著（在0.01显著性水平下）,其中CTCV指标的F值在该两天中是最大的。早上9:30到下午15:00之间两者的F值为168,远大于其他时间段的F值。空气环境温度、相对湿度以及参考水温对CTCV的差异程度相关性分析表明,三者对CTCV差异程度都有较大影响,其中参考水温的相关系数最高,达到0.854,说明水稻冠层热图像提取的CTCV指标随着环境温度、相对湿度的变化而变化。在实际的大田环境下进行褐飞虱入侵情况监测时,通常难以设置未受害样本作为对照,为了建立大田环境下的褐飞虱入侵情况监测模型,以CTCV值、叶温、空气环境温度、湿度以及水温作为输入特征量,建立了基于支撑向量机SVM的褐飞虱入侵情况监测模型,模型的验证试验共获取了242个样本,模型的训练集与测试集按7:3的形式进行划分,测试试验结果表明,训练集识别正确率为82.84%,测试集正确率为80.82%。3)对褐飞虱危害前后不同抗性水稻品种间冠层温度的综合评价指标在时间序列上的差异进行了对比试验。采用热红外成像技术监测褐飞虱危害的不同抗虫性水稻品种冠层温度,在可控条件下进行了时间序列上的监测,抗虫性水稻品种采用“特优”,非抗虫性水稻品种采用“TN1”。试验结果表明:褐飞虱危害23天后,两者冠层平均绝对温度值对比第一天都有不同程度的升高,“特优”上升了0.676℃,“TN1”上升了0.680℃,两种水稻品种自身的温度上升程度差异不显著（在显著水平为0.01条件下）;为了寻求抗性水稻品种与易感水稻品种在受到褐飞虱危害后在热图像热图像特征上的差异,对CTSD、CTR、CTCV以及CTM等4个综合评价指标进行了分析,分析结果表明,水稻冠层热红外图像的CTSD、CTR以及CTCV等3个综合评价指标都有先升高后降低的趋势,两者的上述3个值的峰值均在被危害的第13天。CTM是先下降后升高的趋势,两个品种的CTM值的最低值均在被危害的第13天。以第13天为界限,前13天的危害过程中,“TN1”的CTSD值、CTR值以及CTCV值均高于“特优”,CTM值则低于“特优”;第13天后“TN1”的CTSD值、CTR值以及CTCV值均低于“特优”,CTM值则高于“特优”。对两组不同抗性水稻的4个综合评价指标在各阶段的结果进行了方差分析,结果表明,四种评价指标全程均未达到显著差异（在0.1显著性水平下）,四种评价指标中,CTR值在15到19天之间的F值较其他三个指标更大。