PhenoTron?-XYZ高通量植物表型成像分析系统,采用STP技术及视觉识别定位技术,集成多功能高光谱成像技术(荣获杨凌农高会“后稷奖”)、FluorTron?叶绿素荧光成像技术(被评为十大“重大农业科技创新成果”)、Thermo-RGB成像融合分析技术,适用于实验室或温室全自动、高通量种苗与组培苗表型检测、作物表型研究分析、植物生理生态研究、光合生理研究、种质资源检测、胁迫与抗性评估与筛选等。
主要特点如下:
▲ 可根据需求灵活选配不同表型成像传感器技术:
a) 高光谱成像,400-1000nm、900-1700nm可选,超400个光谱波段
b) UV-MCF植物荧光高光谱成像,可同时获得蓝色、绿色、红色及远红波段的荧光光谱成像,不仅可对生物荧光在二维尺度上进行成像分析,还可以获得荧光光谱特征(光谱指纹)并在高光谱维度上(多达几百个)进行荧光光谱分析
c) 叶绿素荧光成像,包括LEDIF叶绿素荧光监测或叶绿素荧光成像
d) Thermo-RGB成像,包括红外热成像、RGB成像及红外热成像与RGB成像融合分析技术
▲ 红外热成像与可见光成像融合分析技术,采用多点精准融合技术,精确提取植物红外热成像(不受背景影响),并对不同ROI进行温度分析
▲ 采用视觉识别定位技术,机器视觉镜头经过算法校准,在线监视全域植物状态并实现一键精准定位成像,自动采集表型数据
▲ 可选配基于蒸渗仪技术的iPOT数字化培养盆,全面监测重量变化、土壤水分与温度,及叶片温度、叶绿素荧光、茎流、光合作用等生理生态参数
主要技术指标:
1) 嵌入式主控系统,全中文操作界面,触控屏+PC端GUI软件双重控制,可无线控制
2) XYZ三轴全自动运行,精准定位扫描成像分析,运行精度1mm
3) 支持组合命令,可自定义Protocols,自动执行XYZ三轴移动、停止、光源开闭、快门触发等
4) 支持位置记忆,可一键注册、记录、保存、读取坐标信息,自动移动精准定位采集表型数据
5) 视觉识别定位精度:优于2cm
6) 标配扫描成像面积:180×80cm,Z轴可升降范围30cm,可客户定制其他规格
7) 多功能高光谱成像:
a) 蓝绿荧光Fb(或F440)和Fg(或F520)及胁迫诱导次级代谢产物指数等
b) 叶绿素荧光Fr(或F690)和Ffr(或F740)等
c) 荧光比值植物,如Fb/Fg、Fb/Fr、Fb/Ffr、Fr/Ffr等,及F730-740/F680-690(反应叶绿素含量及植物长期胁迫等)、F735/F700(可精确反映叶绿素含量)等
d) 植物冠层结构指数:NDVI、RDVI、MSR、SAVI、MSAVI、TVI、MCARI、MTVI、EVI等
e) 植物或作物色素指数,包括叶绿素指数、胡萝卜素指数、花青素指数等
f) 叶黄素循环色素指数
g) 颜色指数:包括红度指数、绿度指数、蓝度指数、比值指数等,可区分100多种颜色波段
h) 生理生态指数:包括健康指数HI、衰老指数PSRI、日光诱导叶绿素荧光指数等
i) 光合物候指数:CCI、NIRv、ΔPRI等
j) 水分指数等
8) SWIR高光谱成像:光谱通道220,信噪比1000:1,自由选择感兴趣光谱波段,减少数据冗余,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,可分析土壤有机碳及总氮状态
9) SpectrAPP高光谱表型成像分析软件及 FluorVision高光谱荧光成像分析软件,可进行光谱融合、ROI选区分析、?积校准、频率直方图、自动动识别不同波段峰值并分析其?值等,近百种参数一键分析
10) Thermo-RGB成像:
a) 可见光-红外热成像双镜头主机,RGB分辨率2000万像素,红外热成像分辨率:640*512
b) 测温范围:-20℃-150℃或0℃-550℃
c) 工作画面:同时显示、切换显示,可自主切换单张采集或连续采集等工作模式
d) Thermo-RGB成像融合分析:可进行手动/自动ROI分析;光照/背光叶片长度、宽度、周长、凸包面积、圆度等形态分析;最高、最低、平均温度、最大温差、中位数等温度分析;R/G/B、H/S/V等颜色分析,具备温度直方图统计、路径分析、温度转换、图/表导出等功能
e) Thermo-RGB遥控并可在线图像无线传输,实时监测RGB及红外热成像画面及温度信息
11) 叶绿素荧光成像:
a) 500万像素高分辨率、高灵敏度视频叶绿素荧光成像,帧频70fps
b) 可运行荧光淬灭分析、Kautsky诱导效应等Protocols,也可自编程运行protocol
c) 可选配植物形态分析,如长度、宽度、投影面积(相对生物量)、凸包面积、圆度等
d) 叶绿素荧光成像测量参数:Fo、Fm、Fp、Ft、Fs、Fm’、Fv/Fm(QYmax)、ΔF/Fm’(YPSII)、Fv/Fo、NPQ、Rfd、Y(NPQ)、Y(NO)等
应用案例:
不同处理下的绿豆种苗高光谱成像检测:左侧苗盘土壤施加营养液(氮磷钾及中微量元素),右侧为对照组,通过HI指数反映出施加营养液的种苗健康状态明显高于未施加种苗
木耳菜幼苗叶绿素荧光成像实验:上图依次为RGB图、Fm成像、QY_max成像,左侧幼苗土壤施加光合作用阻断剂24h,由Fm可以看出DCMU沿叶脉扩散后叶片的响应,而相应QY_max也显著低于对照组