- 温室型高通量植物表型采集分析平台
- 温室型高通量植物表型采集分析平台
一、产品介绍
温室型高通量植物表型采集分析平台是一套针对大中型温室条件下集植物表型图像采集与参数分析功能于一体的高通量平台。平台采用流水线传送形式，将植物传送至成像暗室进行成像和解析，通过植物-传感器-解析的工作模式高效实现了对盆栽植株进行表型采集与解析。温室型高通量植物表型采集分析平台可搭载可见光二维、可见光三维、高光谱等多个成像单元，可对突变体进行筛选与鉴定，对植物生长状态进行记录，同时也可以对高温、高盐、病害、虫害等逆境条件下植物的形态、颜色、纹理、长势、组分含量变化进行研究。适用于遗传育种、分子生物学、植物生理学、植物病理学、生态学、环境科学、植物保护等研究领域。
二、产品组成
自动化传送单元+多维传感融合图像成像单元+边缘计算与解析单元+数据管理单元
三、产品特点
1. 多场景应用：适用于多种室内场景下的植物高通量的采集与应用；可应用于对温室控制条件下，对实验应用中的植株长势、逆境响应、病害等级分析等多种场景；
2. 高度集成：系统可集成可见光二维、可见光三维与高光谱成像单元，可全自动、高通量对植物样品进行可见光成像和高光谱成像；
3. 自动传送系统：系统采用全自动传送装置，配备智能化图像采集模块，系统运行全程自动化，减少人工操作误差；
4. 数据自动采集：系统支持配套植物样本自动识别码，植株移动到目标位置时自动进行关联，并自动记录对应设备的采集数据；
5. 样品称重及生物量计算：可选配称重模块，样品传送过程中高精度传感器实现对重量的测定；
6. 自动化参数解析：系统自动内置作物解析模型算法，根据可见光二维、可见光三维、高光谱等模块直接自动解析多项植株株型、颜色、纹理等参数；全角度多机位图像自动采集，无需手动标定，自动根据植物构建高精度三维模型；
7. 数据传输与存储管理：系统支持在本地搭建局域网络/公网，实现数据采集端PC端到数据中心服务器的自动化上传、自动化数据存储管理、自动化高效解析。
8. 数据安全：数据采用安全传输模式，储存空间无限扩容，保障用户需求的同时保障数据安全。
四、各成像单元测量参数及应用领域
成像单元
测量参数
应用领域/场景
可见光二维成像单元
1.获取轮廓面积（顶视、侧视）、凸包面积（顶视、侧视）、冠层高度、冠幅、卷叶程度、叶顶点数、持绿程度、衰老程度、紧实度、偏心率、体积、生物量等
2. 高清测量植物颜色与真实纹理
1. 可分析植物基本形态，可用于突变体筛选/品种差异对比等场景
2. 可测量持绿程度、衰老程度等颜色信息，可应用于分析逆境胁迫响应、植物健康状态，植物病虫害分析等
可见光三维成像单元
1. 基于可见光图像进行三维建模，生成高精度植物三维模型
2. 分析植物整体形态，基于三维模型准确获取植物冠层高度、冠幅、冠高比等形态参数
3. 整体分析植物的颜色分布
4. 整体分析植物的体积、表面积、生物量变化
1. 对植物株型进行三维结构分析，可应用于株型对产量影响分析、株型与植物健康状态相关性分析、株型突变体筛选等多个方向的研究
2. 可对植物生物量进行计算，用于分析植物生长状态变化，建立长势模型，记录植物生长与生物量变化过程，用于分析环境对植物生物量影响
高光谱成像单元
1. 植物各部分光谱反射曲线
2. 叶绿素等成分反射峰值
3. 主要光谱指数（NDVI、RVI、GVI等）
4. 冠层叶绿素含量、冠层氮含量等生物学参数
1. 可通过高光谱成像单元实现对植物基本植被指数的计算，植被指数可以反应植物生长状态、色素含量、营养状态等情况，适用于其产量、育种、胁迫等多种研究工作
2. 可以获取植物组织的光谱反射率，生成光谱反射曲线。光谱反射曲线趋势可以反映植株不同部位或者不同植株的生长状态差异程度
3. 内置模型计算植物冠层叶绿素含量和冠层氮含量，可直接反映植物营养状态和健康状态
4. 可应用于病害研究。病斑部分和健康部分光谱反射曲线发生改变，通过对变化趋势的研究可以对病害发生部分和严重程度进行分析
五、 技术参数
1) 传送系统
① 传送速度：13m/min，可根据需求调节
② 定位精度：≤±2mm
③ 电子识别：RFID，用于对每盆植物进行识别定位
2) 可见光成像模块：
成像传感器
高分辨率RGB镜头
分辨率
5120×5120
像元尺寸
2.5μm×2.5μm
成像平台
360度旋转平台
成像高度
支持多段成像，自定义高度
照明光源
侧面LED均一光源
数据传输
万兆以太网
二维单株分析时间
＜5s
三维单株重构与解析时间
＜7min
3) 高光谱成像模块：
成像波长范围
400-1000nm
照明光源
低频闪高光质卤素灯光源
像素大小
5.86μm×5.86μm
光谱分辨率
2.5nm
光谱带数（波段数）
1200个波段
图像分辨率
1920×1920
入射狭缝宽度
25μm
动态范围
12bit
成像高度
支持自定义高度
数据传输
USB3.0/千兆以太网（可选）
高光谱单株分析时间
＜5s
