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PlantScreen高通量植物表型成像剖析平台（传送带版）（一）

时间：2020-04-22

作者：Z6尊龙凯时

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简介：

  • Z6尊龙凯时

     

    PlantScreen高通量植物表型成像剖析平台（传送带版）（一） 

     

     PlantScreen高通量植物表型成像剖析平台由国际着名公司PSI公司研制生产，整合了LED植物智能作育、自动化控制系统、叶绿素荧光成像丈量剖析（可扩展多光谱荧光成像）、植物热成像剖析、植物近红外成像剖析、RGB真彩3D成像、高光谱成像、3D激光扫描成像剖析、RhizoTron根系成像剖析、自动条码识别治理、自动称重与浇灌系统等多项先进手艺，以最优化的方法实现大宗植物样品的全方位心理功效与形态结构自动成像剖析，用于玉米、水稻、小麦、大豆及椰树等热带作物高通量表型成像剖析丈量、胁迫响应成像剖析丈量、生长剖析丈量、生态毒理学研究、性状识别、抗性筛选、作物遗传育种及植物心理生态剖析研究等。

     

    image.png

     

    PlantScreen手艺特点

    1.�？槭浇峁�，设置无邪，可选配差别的功效�？�，系统具备强盛的可扩展性

    2.全球领先的FluorCam叶绿素荧光成像手艺，是作物心理生态功效性状的必备剖析手艺，配备独吞的高迅速度叶绿素荧光成像镜头，成像面积可选配35cm x 35cm或80cm x 80cm

    3.可选配差别的表型成像剖析�？椋�

     1)叶绿素荧光成像单位，单幅成像面积35cm x 35cm或选配80cm x 80cm

     2)多引发光、多光谱荧光成像�？�，包括GFP等荧光卵白成像、多光谱荧光成像剖析等

     3)3D RGB可见光成像剖析单位，包括顶部和侧面两个高区分率RGB镜头、0－360度旋转平台、光源灯

     4)高光谱成像剖析单位，有VNIR高光谱和SWIR高光谱供选配

     5)红外热成像剖析单位（标配顶部2维成像剖析，可选配顶部与侧面3D成像剖析），用于对植物干旱胁迫、气孔导度成像剖析

     6)3D激光扫描单位，用于对作物3D点云模子和形态结构剖析，PSI专业手艺，可以把叶绿素荧光成像、高光谱成像等投射到3D点云模子上举行3D剖析、作物生长模子研究等

     7)根系成像剖析单位，RhizoTron根窗手艺

     8)NIR（近红外）成像单位，用于对植物水分状态剖析，可选配3D近红外成像

     9)自动称重与浇灌系统

     

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    4.天下独创的智能LED光顺应室，确保作物表型成像剖析前稳固可比的光顺应和暗顺应

    5.Shoot & Root Phenotyping周全剖析植物表型

    6.植物传送系统可凭证客户需求定制、扩展

    7.客户定制智能LED温室或作物生长室（选配），可模拟昼夜节律、多云天气等，传送系统可自动将植物从生长室中传送至光顺应室然后进入成像室举行成像剖析，并远程在线浏览剖析

    8.功效强盛的操作系统及作物表型大数据平台，具备叶片跟踪监测功效、3D投射功效

    9.PSI表型研究中心专家团队手艺支持，每年在美国和欧洲划分组织举行一次天下植物表型钻研会

     

    国际植物表型剖析手艺应用情形

    作为全球第一家研制生产FluorCam植物叶绿素荧光成像系统的厂家，PSI公司在植物表型成像剖析领域处于全球的手艺前线，其FluorCam叶绿素荧光成像系统最先应用于植物表型剖析研究，代表性论文如Celine Rousseau等（High throughput quantitative phenotyping of plant resistance using chlorophyll fluorescence image analysis, Plant Methods 2013）。在FluorCam手艺基础上集成RGB 3D成像剖析、高光谱成像剖析、近红外成像剖析、红外热成像剖析及激光雷达扫描剖析等先进手艺的PlantScreen全自动高通量植物表型成像剖析平台，成为现在天下上最先进的表型组学和作物遗传育种研究装备（应用案例另附）。

     

    系统设置与事情原理

    整套系统由自动化植物传送系统、光顺应室、FluorCam叶绿素荧光成像、RGB成像、高光谱成像、根系成像、植物红外热成像、植物近红外成像、自动浇灌与称重系统、植物标识系统、控制系统及表型大数据平台等组成，温室或生长室内植物通过自动识外传送系统运送到光顺应室内，然后举行须要的浇灌称重，再由传送带到成像室举行成像剖析等，最后植物自动返回原位。系统服务器及数据剖析平台在线收罗剖析并自动存储至数据库系统

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    手艺指标

     

    image.png 1.光顺应室：

     ·对作物成像剖析前举行均一稳固的光顺应或暗顺应，以确保植物表型剖析数据的可靠性

     ·智能冷白LED（6500K）+远红LED（735nm）光源，对植物无辐射升温效应，光强1000 μmoles /m2/s 0-100%（步进增幅1%）可调

     ·顺应室内由透风系统坚持空气交流透风

     ·具备植物高度激光监测系统，以凭证高度调解成像高度等

     ·具备激光定位系统，以调解控制植物移动与成像程序（imaging protocols）的同步性

     ·笔直帘门确保与情形光线及成像系统的隔离

     ·具备IP监测镜头以始终坚持对系统运行和植物移动状态的监视

     ·规格容量8盆／作育托

     

    2.RGB 3D结组成像剖析单位

     a)2个高区分率RGB镜头（顶部和侧面），新一代CMOS彩色传感器，区分率12.8Mpix（4096x3000），像素巨细3.45?m

     b)成像高度可客户界说或设置，规模0-1050mm，准确度3mm

     c)360度旋转平台、LED均一光源照明

     d)数据传输：千兆以太网

     e)丈量参数：叶面积、植物紧实度／细密度、叶片周长、偏心率、叶圆度、叶宽指数、植物圆直径、凸包面积、植物质心、生长高度、植物最大高度和宽度、相对生长速率等

     f)可举行颜色支解剖析、植物适合度评价、实验生恒久叶面积动态转变较量剖析、绿度指数、颜色分级剖析（康健绿色、亮绿色、暗绿色、其他颜色）等表型参数

     

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    3.FluorCam叶绿素荧光成像单位

     a)成像面积：35×35cm或选配80x80cm

     b)橙色620nm LED脉冲调制丈量光源

     c)双色光化学光，橙色620nm LED和冷白LED光源

     d)冷白LED饱和光闪，最大光强4000 ?mol(photons)/m?.s

     e)735nm LED红外光源用于丈量Fo’等

     f)可选配蓝色光源与7位滤波轮，用于GFP稳态荧光丈量

     g)高迅速度叶绿素荧光成像专业CCD传感器，1.4M区分率， A/D 16比特，具备视频模式和快照模式

     h)丈量参数：Fo、Fm、Fv、Fo'、Fm'、Fv'、Ft、Fv/Fm、Fv'/Fm'、PhiPSII、NPQ、qN、qP、Rfd、ETR等，用于剖析植物光合效率、适合度、生物与非生物胁迫及作物抗性、恢复力等

     i)Fv/Fm、Kautsky诱导效应、荧光淬灭剖析等完整自动化丈量程序（protocols）与丈量参数，如Fv/Fm程序丈量时间仅需10s

     j)叶绿素荧光数据在线剖析，包括柱状图、丈量参数图、数据表格等，具备自界说图像支解等功效

     

    12.jpg

     

    4. 多光谱荧光成像�？�

     ·不但可以运行PAM叶绿素荧光成像，还可以举行GFP/YFP等荧光卵白成像、多光谱荧光成像

     ·9种LED引发光源：UV（365nm）、青色光源（440nm）、蓝色光源（470nm）、绿色光源（530nm）、琥珀色光源（590nm）、橙色光源（630nm）、深红色光源（660nm）、远红光源（730nm）及冷白光源（5700K）

     ·可成像剖析多酚类（黄酮醇类、花青素等）、N素指数等

     ·区分率1360x1024像素，binning 2x2、680x512像素

     

    5. 红外热成像单位

     ·成像传感器：焦平面阵列微测热辐射计，区分率 640×480 像素，迅速度30mK（0.03°C），波段7.5-13μm；

     ·可选配高区分率红外热成像，区分率可达1024x768像素，迅速度20mK（0.02°C）

     ·温度规模 -20 – 120℃，区分率<0.03℃@30℃/30mK

     ·专用成像光源：冷白LED光源板，用于给丈量植物提供稳固热情形，6500K，最大光强 1000 ?mol(photons)/m?.s，0-100%可调

     ·具备温度动态Protocols，光照强度、一连时间、热成像漫衍数据同步获取，以研究剖析植物温度漫衍动态等

     ·具备温度参考传感器（reference sensors）

     ·丈量参数：植物每一点的现实温度，植物外貌温度漫衍图

     ·专业剖析软件用于数据获取、剖析、存储等

     

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    6. NIR成像剖析单位（选配）

     ·用于成像监测剖析植物水分状态漫衍，具备假彩调色板，可以利便比照剖析，快速监测脱水植物，因而可以监测评估干旱胁迫条件下植物水分的动态转变响应及水分使用效率等

     ·可与RGB成像形态结构参数及FluorCam光合效率参数举行相关剖析等；可完整纪录追溯干旱历程与复水历程的动态响应等

     ·通过丈量水分吸收光谱和940nm参考光谱，有用阻止情形光及阴影效应

     ·InGaAs传感器，有用芯片巨细9.6x7.7mm，波段规模900－1700nm，区分率638x510像素，帧频118fps，A/D 14比特

     ·可选配顶部与侧面双镜头三维成像剖析

     ·选配根系成像剖析单位，以对根系举行近红外成像剖析

     

    7. 可见光-近红外高光谱成像单位

     ·image.png成像波长规模：400-950nm（或350-900nm）

     ·成像传感器：推扫式线性扫描传感器，配备专用扫描光源

     ·像素色散：0.28nm／pixel

     ·光谱区分率0.8nm FWHM

     ·光谱带数（波段数）：1920个波段

     ·空间区分率：1000

     ·入射狭缝宽度：25μm

     ·帧频：45fps

     ·CMOS检测器，光圈F/2.0，GigE网络接口

     ·自动参考校准，线性扫描，高度可调

     ·丈量参数：每个波段的反射光谱成像图及全光谱曲线，并可自动盘算以下植被指数：归一化指数NDVI、简朴比值指数SR、刷新的叶绿素吸收反射指数MCARI、刷新的叶绿素吸收反射指数1MCARI1、最优化土壤调解植被指数OSAVI、绿度指数G、转换类胡罗卜素指数TCARI、三角植被指数TVI、ZMI指数、简朴比值色素指数SRPI、归一化脱镁作用指数NPQI、光化学植被反射指数PRI、归一化叶绿素指数NPCI、Carter指数、Lichtenthaler指数、SIPI指数、Gitelson－Merzlyak指数、花青素反射指数等等

     

    image.png

     

    8. 短波红外高光谱成像单位

     ·成像波长规模：900-1700nm

     ·成像传感器：推扫式线性扫描传感器，配备专用扫描光源

     ·光谱区分率：2nm（FWHM）

     ·光谱带数：510个波段

     ·空间区分率636

     ·丈量参数：每个波段的反射光谱成像图及全光谱曲线，无损丈量植物整体及差别部位水分含量转变（右图中蓝色越深含水量越高）

     

    image.png

     

    9. 3D激光扫描单位

     ·顶部与侧面激光扫描，660nm激光，用于植物准确3D模子构建，区分率低于1mm

     ·顶部扫描距离60cm，客户界说侧面扫描距离

     ·3D点云模子，RGB成像、叶绿素荧光成像数据等可与3D模子叠加剖析

     ·植物结构、生物量、叶片数目、叶面积、叶片倾斜角度、植物高度等结构形态参数

     

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