Chemometrics, hyperspectral images and plant tissue: Do we use all the information in our data?

Descobrir quins compostos químics hi ha en un teixit biològic i on estan localitzats ens dona una informació crucial sobre la funcionalitat d’aquests compostos i del mateix teixit. Aquesta informació la proporcionen les tècniques d’imatgeria hiperespectral (HI), que associen la informació espectral a la posició dels píxels a la mostra. Aquestes tècniques, però, generen una gran quantitat de dades complexes que s’han de gestionar amb l’ús d’eines quimiomètriques, com ara el mètode de resolució multivariant de corbes per mínims quadrats alternats (MCR-ALS), per poder fer una interpretació correcta de la mesura. A més, la informació complementària proporcionada per les diferents plataformes espectroscòpiques d’imatgeria hiperespectral es pot combinar mitjançant estratègies de fusió d’imatges per ajudar a obtenir una descripció més completa del teixit en estudi. Aquest treball s’orienta a mostrar el potencial de la combinació de la imatgeria hiperespectral i la quimiometria per interpretar la informació associada als teixits biològics. Per il·lustrar-ho, es mostra l’estudi de diverses microseccions de fulles de planta d’arròs mitjançant les imatges Raman, de fluorescència i la seva fusió.Paraules clau: Imatgeria hiperespectral, fusió d’imatges, quimiometria, teixit vegetal.Discovering the nature and location of chemical compounds in a biological tissue provides crucial information about the functionality of the compounds and the tissue. This information is provided by hyperspectral imaging (HI) techniques, which associate spectral information with the pixel position in the sample. These techniques, however, generate a large amount of complex data that must be processed with chemometric tools, such as the Multivariate Curve Resolution-Alternating Least Squares (MCR-ALS) method, to enable a proper interpretation of the measurement. In addition, the complementary information provided by different spectroscopic hyperspectral imaging platforms can be combined using suitable image fusion strategies to obtain a more complete description of the biological tissue. This paper seeks to show the potential of the combination of hyperspectral imaging and chemometric tools to gather information associated with biological tissues. For this purpose, a study performed on several rice leaf and root microsections using Raman and fluorescence image fusion is described.Keywords: Hyperspectral imaging, image fusion, chemometrics, plant tissue