气候室轨道式高通量植物表型分析系统

产品简介：

气候室轨道式高通量植物表型分析系统集气候室尺寸定制，包括自动化控制系统，自动化移动平台，配电系统，一体化表型成像舱等，实现搭载可见光成像传感器、红外成像传感器、高光谱成像传感器、激光雷达成像传感器等的自动化移动、相机触发、数据采集与传输等，实现对平台的管理、采集实验的设置、数据的自动化分析与性状提取；可广泛应用于水稻、玉米、小麦、油菜、棉花等作物的测量并分析植物的结构包括宽度、密度、对称性、叶面积、叶颜色、叶病斑、种子颜色、种子数量等形态学表型性状。

主要技术特点：

配置一、自动化移动扫描平台：

根据气候室尺寸定制，包括自动化控制系统，自动化移动平台，配电系统，一体化表型成像舱等，实现搭载传感器的自动化移动、相机触发、数据采集与传输等

1、三轴移动运行：X、Y、Z三轴可编程控制的全自动化平台

2、控制模式：手动控制模式、自动控制模式

3、控制方式：通过上位机软件实现对PLC控制、传感器触发和采集、数据存储等的一体化功能

4、通信方式：采用工业级路由器或交换机，搭建移动平台局域网，实现运动控制系统、传感器系统、数据中心的数据交互

5、系统监控：实时监测运行位移及自动化系统与传感器工作状态

6、工作模式及原理：基于B/S架构的web应用系统，集多源多维数据采集为一体，实现对可见光表型成像、热红外成像、荧光三维激光扫描成像、热红外成像等传感器的控制、触发、数据采集与自动化分析

7、坐标系标定功能：根据地块和实验布置，标定传感器位置坐标，进行精确的数据采集

8、传感器实时调试功能：支持对传感器进行参数配置和实时调试以确保数据采集的准确性

配置二、荧光三维激光扫描成像相机/推扫式荧光三维成像系统：

获取植物空间三维构型，主要用于研究植物株型结构、株高、叶面积、数字生物量等形态学表型性状。

1、三维扫描原理：基于线性高精度推扫

2、荧光波段：640nm激发，730nm吸收

3、三维扫描视场角：51 °

4、点云采集速率：384,000PT/s

5、点云分辨率： <1mm

6、数据分析：因特尔处理器，64G内存，2TB SSD，5070Ti l 数据预处理：基于统计滤波剔除离散点

7、实时预览：支持图像实时预览和三维重建结果显示

8、点云数据处理：荧光三维点云自动背景去除技术，内置3D聚类算法提取植株点云数据，并基于Alpha Shape算法构建植株的超球体网格数据

配置三、RGB相机：

获取植物冠层可见光照片，主要用于研究植物形态结构、颜色分布、生长发育、衰老等表型性状。

1、可见光三维表型算法：内置单目可见光深度信息分割算法及多视角三维重建算法，自动分割、计算、识别十种以上类型植物包括冠层形态结构、叶片颜色纹理、穗叶分割等数字信息性状以反映植物株型结构、长势健康、产量估算等农艺性状指标

2、色彩校正：24色校准色卡及自动校准程序

3、传感器类型：CMOS，全局快门

4、分辨率：≥2500万像素

5、像元尺寸：2.5um × 2.5um

6、参数设置：基于web端设计的高通量表型平台软件可实现远程设置传感器采集参数（曝光时间、自动增益等）与控制补光灯工作

7、增益：0 dB - 20 dB

8、曝光时间：12μs -10 sec

9、数据接口：Gigabit Ethernet（1000 Mbit/s）兼容Fast Ethernet（100 Mbit/s）

10、数据传输：千兆以太网接口实时传输非压缩图像

11、智能补光：宽波段高亮度LED补光，数量≥2组

12、温度：工作温度0~ 50℃，储藏温度-30 ~ 70℃

13、湿度：20% ~ 95%RH无冷凝

配置四、热成像相机：

获取植物冠层温度分布信息，主要用于研究植物的水分生理、蒸腾作用、抗旱性等表型性状。

1、可获取表型参数：自动阈值分割，提取植株最大温度、最小温度、平均温度、变异系数以及三档自定义温度范围面积占比等

2、传感器类型：非制冷红外平面探测器

3、波段：7.5-13μm

4、像素：640 × 512像素，支持定制1280 x 1024像素分辨率

5、NETD：≤30mK

6、热红外图像预处理：支持基于灰度、温度及单目相机深度自动阈值分割算法，实现植物温度与背景温度的自动分割

7、测温精度：±2℃或度数的±2%

8、测温范围：-20℃ ~ +60℃

9、采样频率：30Hz

10、图像处理：支持数字滤波降噪

配置五、激光雷达：

该雷达基于飞行时间（ToF）原理，通过发射激光并测量光飞行时间获取目标距离信息，输出几何三维点云。

1、线数：采用 80 线机械旋转激光雷达获取植株三维点云，用于解析植物株型、株高、叶面积、数字生物量等形态表型。

2、激光波长 ：905 nm°

3、水平视场角： 360°

4、垂直视场角： -25° ~ +15°（共 40°）

5、激光安全等级： Class 1 人眼安全

6、测距能力 ：0.4 m ~ 230 m (210 m @ 10%) NIST

7、扫描帧率支持： 10 Hz / 20 Hz

8、工作电压： 9 V – 32 V

配置六、数据储存与分析系统：

实现对平台的管理、采集实验的设置、数据的自动化分析与性状提取。

1、系统：预装windows操作系统

2、环境配置：预装Java环境、Python及所需库、MySQL等

3、数据分析效率：t＜15s/100个表型指标（取决于服务器配置）

4、数据分析模式：支持表型数据自动分析、手动分析、批量分析等，支持分析结果Excel下载导出

5、数据分析功能：针对不同传感器采集的原始数据，软件批量进行数据分析并提取植物形态学表型、冠层结构表型、颜色空间表型、光合生理表型、冠层温度表型、反射光谱表型等常见表型性状；

6、交互式数据分析功能：支持可见光、热红外、高光谱、三维等传感器数据的交互式数据分析，可自定义框选裁剪感兴趣区域（ROI）或通过目标检测模型定位目标分析区域，可选择语义分割、深度信息分割、灰度阈值分割等多种模式，配置个性化分析参数

7、表型参数筛选象限分布功能：支持至少2个理想表型参数筛选目标品种或株型，形成四象限图对关注的表型指标对应品种进行分区筛选（提供软件截图）

8、气泡图表型性状差异性统计：支持至少6种表型参数组成自定义动态图像，并可对任意一个或多个表型参数进行差异化统计（提供软件截图）

9、数据库与数据存储功能：集成高性能、可扩展的关系型数据库存储表型分析参数，原始数据通过采集电脑实时回传至本地服务器，无数据泄漏风险

10、数据吞吐量：能够处理大量并发数据采集和分析任务，支持并行计算和分布式处理

11、数据展示功能：测量的数据可以通过时间序列图、柱状图、直方图、散点图、雷达图等进行展示、分析和挖掘

12、系统兼容性、稳定性和响应时间：兼容Windows操作系统的各个版本，系统正常运行时间不低于99.9%，系统响应用户操作的时间不超过1秒

用户界面：提供直观、响应式的交互设计，支持多平台访问，支持中英文语言切换

13、更新支持：提供持续的软件更新和技术支持