PhenoTron-SR植物表型成像分析系统—— Plant Phenotyping from Shoots to Roots

正文PhenoTron-SR植物表型成像分析系统可同时对作物根系及苗、作物冠层进行表型成像分析。系统由主机系统和光谱成像系统组成:主机系统包括系统平台(主机箱)、控制单元、样品托、数据处理服务器等组成;光谱成像系统由光谱成像单元(包括成像传感器、光源、云台等)和自动扫描轴组成。其主要技术特点如下:

  • Phenotyping from shoot to root: 可对植物地上部分(shoot)和地下根系(特制RhizoTron植物根系观测培养盒RhizoBox)进行表型性状成像分析
  • 标配为60度倾斜自动扫描成像,同时对RhizoBox根系和幼苗进行高光谱成像分析和RGB成像分析,可选配其它角度如45度、70度和90度(垂直扫描成像)
  • 可选配顶部冠层RGB成像分析、红外热成像分析、高光谱成像分析、叶绿素荧光成像分析(可选配适于正常培养盆的样品托)
  • 可选配iPOT数字化植物培养盆或RhizoBox根系培养盒,持续监测土壤水分温度、重量、植物生长、光合效率、PI(performance Index)、茎流等生理生态指标,可自动采集土壤渗漏水并进行土壤营养盐分析
  • 模块式结构,具备强大的系统扩展功能,系统平台自动万向脚轮,方便移动
  • 可远程控制、自动运行数据采集存储等功能

正文自左至右依次为:系统透视图、系统内部结构图(包括侧面倾斜自动扫描轴、RhizoBox、顶部成像传感器等)、棉花根系RGB成像、棉花根系高光谱成像分析(900-1700nm)

技术指标:

  • 控制单元为嵌入式操作系统,全中文触控屏,方便系统调试、试运行等
  • 用户可通过PC端全中文GUI软件实现远程操控相机及平台
  • 支持组合命令:最高可设置10条命令,实现无人值守工作
  • 串口通信和TCP/IP协议,实现与单片机的通信控制和远程通信协议
  • 标配自动扫描轴60度倾斜,可防止倾斜根系培养盒的土壤扰动影响
  • 自动扫描轴推扫速度与精度:1-90mm/s可调,移动精度1mm
  • 有效扫描范围:标配120cm
  • 样品托:标配RhizoBox根盒40cm宽(宽度可调,40cm为标配最大宽度)、最大高度可达100cm,可选配其它规格
  • 样品托盘适配于单个大培养盆或多个小培养盆,可根据客户需求定制
  • VNIR高光谱成像:
    1. 波段范围:400-1000nm
    2. 波段数:224通道
    3. 光谱分辨率:FWHM 5.5nm
    4. 空间分辨率:不低于1024×1024
    5. 信噪比600:1
    6. 分析参数:可成像测量分析作物生化、生理指标如叶绿素含量、花青素含量、胡萝卜素含量、光利用效率、健康指数、覆盖度、胁迫等20多个参数
  • SWIR近红外高光谱成像:
    1. 波段范围:900-1700nm
    2. 波段数:224通道
    3. 光谱分辨率:FWHM 8nm
    4. 空间分辨率:不低于640x640nm
    5. 信噪比:1000:1
    6. 分析参数:可成像测量分析NDNI归一化N指数、NDWI归一化水指数、MSI水分胁迫指数等
  • 红外热成像(选配):
    1. 分辨率:640×512像素
    2. 测量温度范围:-25°C-150°C
    3. 灵敏度:03°C(30mK)@30°C
    4. 光谱范围:5-13.5μm
    5. 传感器:非制冷红外焦平面感应器,已多点校准(具校准证书)
    6. 1-14倍数码变焦
    7. 软件具备调色板(自然、彩虹、灰度、梯度等14种颜色组合)、差值技术、温度范围设置(以改变颜色分布或突出选择范围等)、等温线模式、选区分析(点、线、多边形等)、温度扫描(显示所选线的温度分布曲线等)、剖面温度、时间图等;可显示图片信息;具备报告模式等;可进行控制设置

  • RGB彩色成像:高分辨率 RGB 成像,分辨率达 18MPixels,10 倍光学变焦,可选配其它分辨率镜头,配备专业植物根系和shoots分析软件
  • 叶绿素荧光成像单元(选配):
    1. 专业高灵敏度叶绿素荧光成像CCD,帧频50fps,分辨率720×560像素,像素大小6×8.3µm
    2. 光化学光最大1000µmol.m-2. s-1可调,饱和脉冲3900µmol.m-2. s-1
    3. 可自动运行Fv/Fm、Kautsky诱导效应、荧光淬灭分析、光响应曲线等protocols
    4. 50多个叶绿素荧光自动测量分析参数,包括:Fv/Fm、Fv’/Fm’、Y(II)、NPQ、qN、qP、Rfd、ETR等,自动形成叶绿素荧光参数图
    5. 自动同步显示叶绿素荧光参数及参数图、叶绿素荧光动态曲线、叶绿素荧光参数频率直方图
  • 可选配空气温湿度、光照及顶部激光测距模块
  • 系统平台规格:标配约120cm x 60cm x160cm(长x宽x高)、重量约50kg

左图为顶部冠层高光谱成像(NDVI),右图为根系成像提取(易科泰生态技术公司Ecolab实验室提供)