Bildgebende Spektroskopie an Pflanzenblättern
In vorliegender Arbeit wurden innovative Methoden der bildgebenden Spektroskopie entwickelt, die für Untersuchungen der Spektralcharakteristiken und räumlichen Verteilung von Wasser und Chlorophyll in Pflanzenblättern verwendet wurden. Dafür wurden zwei bildgebende Spektrometer für VIS und NIR Spektralbereich unter Verwendung der CCD-Kameras aufgebaut: ein ortsauflösende CCD-Prismen-spektrometer für Aufnahmen der Bildspektren mit der Spektral- und Raumkoordinate; ein multispektrale bildgebende CCD-Spektrometer für die Ermittlung von Spektral-bildern bei diskreten Wellenlängen, die durch die Bandpaßfilter ausgewählt wurden. Im Vergleich zu den herkömmlichen Serienspektrometern hat das entwickelte bildgebende CCD-Spektrometer bessere Charakteristiken. Es wurden innovative Bildverarbeitungsmethoden entwickelt, die die Analyse der spektralen Bildsequenze und Spektren der einzelnen Strukturelemente der heterogenen Objekte ermöglichen. Der Einfluß der Mehrfachlichtstreuung auf die optischen Charakteristiken der Pflanzenblätter wurde untersucht. Dabei wurde eine innovative Methode zur Ermittlung der Istwerte der Absorption unter der Berücksichtigung der Wechselwirkung der Mehrfachlichtstreuung und Absorption entwickelt. Die räumliche Spektralcharakteristiken für das Blattgewebe und für die Adern wurden untersucht. Eine spektrale Methode für Bestimmung der Verteilung von Wasser und Chlorophyll in Pflanzenblättern wurde entwickelt. Zum ersten Mal wurden die detaillierten Profilbilder des Wassergehaltes in Pflanzenblättern erhalten und analysiert. Vier Wasserzustände in den Pflanzenblättern wurden entdeckt und untersucht. Eine Transformation der Wasserzustände bei physiologischen Prozessen wurde festgestellt und analysiert. Die entwickelten Methoden der bildgebenden Spektroskopie haben allgemeine Bedeutung und können für die Untersuchungen der heterogenen Mikro- und Makroobjekte erfolgreich verwendet werden.
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