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PhenoTron-SR植物表型成像分析系統(tǒng)

Plant Phenotyping from Shoots to Roots

   PhenoTron-SR植物表型成像分析系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)作物根系及苗、作物冠層進(jìn)行表型成像分析。系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)和光譜成像系統(tǒng)組成：主機(jī)系統(tǒng)包括系統(tǒng)平臺(tái)（主機(jī)箱）、控制單元、樣品托、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器等組成；光譜成像系統(tǒng)由光譜成像單元（包括成像傳感器、光源、云臺(tái)等）和自動(dòng)掃描軸組成。其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

1)  Phenotyping from shoot to root: 可對(duì)植物地上部分（shoot）和地下根系（特制RhizoTron植物根系觀測(cè)培養(yǎng)盒RhizoBox）進(jìn)行表型性狀成像分析

2)  標(biāo)配為60度傾斜自動(dòng)掃描成像，同時(shí)對(duì)RhizoBox根系和幼苗進(jìn)行高光譜成像分析和RGB成像分析，可選配其它角度如45度、70度和90度（垂直掃描成像）

3)  可選配頂部冠層RGB成像分析、紅外熱成像分析、高光譜成像分析、葉綠素?zé)晒獬上穹治觯蛇x配適于正常培養(yǎng)盆的樣品托）

4)  可選配iPOT數(shù)字化植物培養(yǎng)盆或RhizoBox根系培養(yǎng)盒，持續(xù)監(jiān)測(cè)土壤水分溫度、重量、植物生長(zhǎng)、光合效率、PI（performance Index）、莖流等生理生態(tài)指標(biāo)，可自動(dòng)采集土壤滲漏水并進(jìn)行土壤營(yíng)養(yǎng)鹽分析

5)  模塊式結(jié)構(gòu)，具備強(qiáng)大的系統(tǒng)擴(kuò)展功能，系統(tǒng)平臺(tái)自動(dòng)萬向腳輪，方便移動(dòng)

6)  可遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)等功能

自左至右依次為：系統(tǒng)透視圖、系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（包括側(cè)面傾斜自動(dòng)掃描軸、RhizoBox、頂部成像傳感器等）、棉花根系RGB成像、棉花根系高光譜成像分析（900-1700nm）

技術(shù)指標(biāo)：

1)  控制單元為嵌入式操作系統(tǒng)，全中文觸控屏，方便系統(tǒng)調(diào)試、試運(yùn)行等

2)  用戶可通過PC端全中文GUI軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控相機(jī)及平臺(tái)

3)  支持組合命令：最高可設(shè)置10條命令，實(shí)現(xiàn)無人值守工作

4)  串口通信和TCP/IP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通信控制和遠(yuǎn)程通信協(xié)議

5)  標(biāo)配自動(dòng)掃描軸60度傾斜，可防止傾斜根系培養(yǎng)盒的土壤擾動(dòng)影響

6)  自動(dòng)掃描軸推掃速度與精度：1-90mm/s可調(diào)，移動(dòng)精度1mm

7)  有效掃描范圍：標(biāo)配120cm

8)  樣品托：標(biāo)配RhizoBox根盒40cm寬（寬度可調(diào)，40cm為標(biāo)配最大寬度）、最大高度可達(dá)100cm，可選配其它規(guī)格

9)  樣品托盤適配于單個(gè)大培養(yǎng)盆或多個(gè)小培養(yǎng)盆，可根據(jù)客戶需求定制

10)      VNIR高光譜成像：

a)  波段范圍：400-1000nm

b)  波段數(shù)：224通道

c)  光譜分辨率：FWHM 5.5nm

d)  空間分辨率：不低于1024x1024

e)  信噪比600:1

f)  分析參數(shù)：可成像測(cè)量分析作物生化、生理指標(biāo)如葉綠素含量、花青素含量、胡蘿卜素含量、光利用效率、健康指數(shù)、覆蓋度、脅迫等20多個(gè)參數(shù)

11)      SWIR近紅外高光譜成像：

a)  波段范圍：900-1700nm

b)  波段數(shù)：224通道

c)  光譜分辨率：FWHM 8nm

d)  空間分辨率：不低于640x640nm

e)  信噪比：1000:1

f)  分析參數(shù)：可成像測(cè)量分析NDNI歸一化N指數(shù)、NDWI歸一化水指數(shù)、MSI水分脅迫指數(shù)等

12)      紅外熱成像（選配）：

a)  分辨率：640x512像素

b)  測(cè)量溫度范圍：-25°C－150°C

c)  靈敏度：0.03°C（30mK）@30°C

d)  光譜范圍：7.5－13.5μm

e)  傳感器：非制冷紅外焦平面感應(yīng)器，已多點(diǎn)校準(zhǔn)（具校準(zhǔn)證書）

f)  1-14倍數(shù)碼變焦

g)  軟件具備調(diào)色板（自然、彩虹、灰度、梯度等14種顏色組合）、差值技術(shù)、溫度范圍設(shè)置（以改變顏色分布或突出選擇范圍等）、等溫線模式、選區(qū)分析（點(diǎn)、線、多邊形等）、溫度掃描（顯示所選線的溫度分布曲線等）、剖面溫度、時(shí)間圖等；可顯示圖片信息；具備報(bào)告模式等；可進(jìn)行控制設(shè)置

13)      RGB彩色成像：高分辨率 RGB 成像，分辨率達(dá) 18MPixels，10 倍光學(xué)變焦，可選配其它分辨率鏡頭，配備專業(yè)植物根系和shoots分析軟件

14)      葉綠素?zé)晒獬上駟卧ㄟx配）：

a)  專業(yè)高靈敏度葉綠素?zé)晒獬上馛CD，幀頻50fps，分辨率720x560像素，像素大小8.6x8.3μm

b)  光化學(xué)光最大1000μmol.m^-2. s^-1可調(diào)，飽和脈沖3900μmol.m^-2. s^-1

c)  可自動(dòng)運(yùn)行Fv/Fm、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)、熒光淬滅分析、光響應(yīng)曲線等protocols

d)  50多個(gè)葉綠素?zé)晒庾詣?dòng)測(cè)量分析參數(shù)，包括：Fv/Fm、Fv’/Fm’、Y(II)、NPQ、qN、qP、Rfd、ETR等，自動(dòng)形成葉綠素?zé)晒鈪?shù)圖

e)  自動(dòng)同步顯示葉綠素?zé)晒鈪?shù)及參數(shù)圖、葉綠素?zé)晒鈩?dòng)態(tài)曲線、葉綠素?zé)晒鈪?shù)頻率直方圖

15)      可選配空氣溫濕度、光照及頂部激光測(cè)距模塊

16)      系統(tǒng)平臺(tái)規(guī)格：標(biāo)配約120cm x 60cm x160cm（長(zhǎng)x寬x高）、重量約50kg

左圖為頂部冠層高光譜成像（NDVI），右圖為根系成像提?。ㄒ卓铺┥鷳B(tài)技術(shù)公司EcoTech實(shí)驗(yàn)室提供）