Sistemul de analiză a imaginilor fenotipurilor plantelor PlantScreen (versiunea de transport automat al plantelor)

PlantScreenSistemul de imagini fenotipice a plantelor a fost dezvoltat și produs de compania cehă PSI.Integrarea culturii inteligente a plantelor cu LED, a sistemului de control automatizat, a analizei de măsurare a imaginii fluorescente cu clorofilă, a analizei imaginii termice a plantelor, a analizei imaginii aproape infraroșii a plantelor, a analizei spectrului ridicat al plantelor, a gestionării automate a recunoașterii codurilor de bare, a imaginii 3D cu culori reale RGB, a sistemului automat de cântărire și udare și multe alte tehnologii avansate,Realizarea unui număr mare de eșantioane de plante într-un mod optimizat - de la muștar și porumb la o gamă completă de imagini ecologice și morfostructurale pentru o varietate de alte plante, pentru măsurarea analizei imaginilor fenotipilor de plante cu flux ridicat, măsurarea analizei imaginilor răspunsului la forță al plantelor, măsurarea analizei creșterii plantelor, cercetarea ecotoxicologică, identificarea caracteristicilor și analiza fizioecologică a plantelor. Transportul automat al plantelorPlantScreenSistemul se aplică în principal mostrelor de plante cu înălțimi de 0-40 cm.

PlantScreenSistemul include următoarele funcții de analiză a imaginilor:

1.Analiza imaginii fluorescente cu clorofilă: suprafața imaginii unice 35x35cm, parametrii de măsurare a imaginii includ Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Aşteptaţi zeci de parametri de fluorescenţă clorofilă

2.RGBAnaliza imaginii: parametrii de măsurare a imaginii includ:

1)Zona frunzelor (Leaf Area): Useful for monitoring growth rate）

2)Soliditate/compactitate. Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant）

3)Perimetrul frunzelor (Leaf Perimeter): Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）

4)Eccentricitatea (eccentricitatea): Plant shape estimation, scalar number, eccentricity of the ellipse with same second moments as the plant (0...circle, 1...line segment)）

5)rotundă (roundness): Based on evaluating the ratio between leaf area and perimeter. Gives information about leaf roundness）

6)Indicele de lățime medie a frunzelor (Medium Leaf Width Index): Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）

7)片细长度SOL (Slenderness of Leaves)

8)Diametrul cercului (circle diameter). Diameter of a circle with the same area as the plant）

9)Convex Hull Area (suprafața coafei convexe). Useful for compactness evaluation）

10)Inima vegetală (Centroid). Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation)）

11)Distanțe internodale (internodal distances)

12)Înălțimea de creștere (Growth Height)

13)Înălțimea și lățimea maxime a plantei în 3 dimensiuni

14)Rata de creştere relativă (relative growth rate)

15)Unghiul frunzelor (Leaf Angle)

16)Numărul de frunze la noduri

17)Alti parametri, cum ar fi segmentarea culorii pentru evaluarea adecvării plantelor, indicele de verde și alții

3.Analiza imagistică spectrală de înaltă calitate (opțională) pentru a realiza imagini și a analiza următorii parametri:

1)Indicele de Vegetatie Diferenta Normalizata (NDVI)

2)Indicele de raport simplu (Simple Ratio Index)Equation: SR = RNIR / RRED）

3)Absorbția modificată a clorofilei în indicele de reflectanță (MCARI1)
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）

4)Indicele de Vegetatie Ajustata la Solul Optimizat (OSAVI)
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）

5)Indicele de verde (G)Equation: G = R554 / R677）

6)Absorbția modificată a clorofilei în indicele de reflectanță (MCARI)
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）

7)Indicele CAR transformat (TCARI), Equation: TSARI = 3 * [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550) * (R700/ R670)]）

8)Indicele vegetației triunghiulare (TVI), Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）

9)ZMIIndicele Zarco-Tejada și Miller (ZMI)Equation: ZMI = R750 / R710）

10)Indicele de Pigment Ratio Simple (SRPI)Equation: SRPI = R430 / R680）

11)Indicele Normalizat de Faeofitonizare (NPQI)Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）

12)Indicele de reflectanță fotochimică (PRI)Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）

13)Indicele de clorofilă a pigmentelor normalizate (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）

14)CarterIndicele Carter
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）

15)LichtenthalerIndicele Lichtenthaler, Equation: Lic1 = (R790 - R680) / (R790 + R680); Lic2 = R440 / R690）

16)SIPIStructural Intensive Pigment Index (SIPI)Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）

17)Gitelson-MerzlyakIndicele Gitelson și Merzlyak, Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700）

4.Analiza imaginii termice (opțională): pentru analiza imaginii distribuția căldurii bidimensionale a plantelor în condiții de radiație luminoasă, o bună scădere a căldurii poate face ca plantele să reziste la radiații luminoase ridicate sau condiții de apă scăzută (secetă) pentru o perioadă lungă de timp

5.Analiza imaginii aproape de infraroșu (opțional): pentru a observa și analiza starea de umiditate a plantelor și variațiile acesteia de distribuție între diferite țesuturi, plantele în stare de udare bună prezintă o absorbție ridicată a spectrului infraroșu aproape, în timp ce plantele în stare de secetă prezintă o reflectivitate ridicată a spectrului infraroșu aproape, prin intermediul software-ului de analiză poate monitoriza analiza întregii dinamici ale procesului de la forțarea secetei la procesul de re-udare și răspunsul plantei la forțarea secetei și eficiența utilizării umidității și formarea imaginilor false, pot fi efectuate studii analitice relevante cu indicele morfologic al plantei și indicele fluorescenței clorofilice.

Configurarea şi funcţionarea sistemului:

Întregul sistem constă din sistem automatizat de transport al plantelor, cameră de adaptare a luminii, imagini RGB, FluorCamClorofila fluorescență imagistică, imagistică de spectru ridicat, imagistică termică a plantelor, imagistică aproape infraroșu a plantelor, sistem automat de îngrășăminte și cântărire de udare, sistem de identificare a plantelor și altele, lumina adaptată plantelor din interior poate fi transmisă de banda transportatoare la camera de imagini pentru analiza imaginii și altele. Întregul sistem poate fi personalizat în funcție de nevoile reale ale utilizatorului și se potrivește foarte mult nevoilor reale ale utilizatorului.

Indicatorii tehnici:

1.Încărcare și descarcare automată a mostrelor de plante，Identificarea eșantioanelor de urmărire prin coduri de bare sau etichete RFID

2.Camera de adaptare la lumină: pentru adaptarea la lumină sau cultivarea plantelor, sursă de lumină LEDLumină de până la 1000 μmol/m².s， Fără efect termic, intensitatea 0-100% reglabilă, poate fi setată prin intermediul programelor experimentale pentru a schimba ciclul de lumină, poate fi echipată cu tipul general sau special, cum ar fi camera de observare a creșterii orezului, de asemenea, poate fi echipată cu funcția de analiză a imaginilor de scanare 3D (inclusiv sistemul de scanare 3D XYZ și software)

3.Suport standard de palete 35 x 30cm pentru plasarea plantelor sau palete pentru mai multe vase de flori mici, fiecare paletă poate găzdui 20 de vase de cultură a plantelor standard (58mm x 58mm x 95mm), pot fi personalizate vase de flori maxime L35cm x W28cm

4.Sistemul de transport automat formează un canal de transport circular de la camera de adaptare a luminii la camera de imagini, banda de transport folosește un motor asincron trifazic al transmisiei, 200-1000W, lățime de bandă de transport 320mm, forță de sarcină 130kg, viteză 9m / min

5.Unitatea centrală de procesare a sistemului de control mobil: CJ2M-CPU33; I/O digital: maxim 2560 de puncte; Comunicații PLC: PC de înaltă calitate prin Ethernet 100Mb/s; poziționare precisă OMRON MECHATROLINK-II cu maxim 16 axe

6.Camera de măsurare a imaginilor plantelor: 150 cm (lungime) × 150 cm (lățime) × 220 cm (înălțime), izolată de lumina de mediu, deschidere rapidă și închidere automată a ușii, ciclul de deschidere și închidere este mai puțin de 3 secunde, sistemul de senzor de ecran luminos, identificatorul de coduri de bare și cititorul RFID

7.Înălțimea unității de imagini standard 0-50 cm reglabilă, opțional cu o înălțime de 100 cm sau mai mare pentru a studia plantele înalte, distanța focală standard 22-27 cm

8.RFIDDistanța de recunoaștere a cititorului: 2-20cm; Comunicare: RS485; Identificatorul de coduri de bare poate citi codurile 1D, 2D și QR, cu sursă de lumină LED pentru a identifica ușor în lumină slabă, comunicații RS485

9.Sistemul de ecran luminos F3EM2 personalizat de client pentru măsurarea cu precizie a înălțimii și lățimii plantei pentru a intra în camera de măsurare a imaginii pentru poziționarea automată a camerei din spate, intervalul de măsurare 150 cm, rezoluția 5mm; măsurarea cu laser standard 0-50 cm, precizia 5mm

10. Imagini fluorescente cu clorofilă: inclusiv cameră de imagini fotoizolată, deschidere și închidere automată a ușilor, curea de transport、 PLC control automat sus și jos sistem de focalizare mobilă, mare 73 × 73cm LED sursă de lumină, 7 biți roți de filtru, etc., suprafață de imagini unice 35 × 35cm, măsurarea luminii portocaliu 620nm, portocaliu și alb lumină fotochimică de lungime de undă dublă, lumina saturată este albă, intensitatea luminoasă maximă 3600 μmol.m-2.s-1, rezoluția lentilei 1360 × 1024 pixeli

11.Irigație și cântărire automată,Poate fi adunat și cântărit în același timp pentru 5 vase de plantare a plantelor, cu o precizie de ± 1 g; după cântărire, poate fi adunat cu precizie prin procedura experimentală (protocol), poate fi adunat prin procesul de udare (regim) sau starea de forță a secetei, de asemenea, poate fi adus cu sistemul de alimentare cu nutrienți pentru alimentarea cu nutrienți pentru plante (cum ar fi îngrășămintele de azot, etc.); Zero calibrare automată înainte de cântărire, de asemenea, poate fi recalibrată automat cu obiecte cu greutate cunoscută (de exemplu, balanțe); Nivel de protecție: IP66

12. Sistemul de cântărire personalizat al clientului constă din 4 unități de cântărire, limită de sarcină de siguranță: 150% Ln; compensarea temperaturii: -10-40 ° C, intervalul de măsurare standard 7kg, opțional 10kg, 15kg sau 20kg; sistemul de cântărire standard este utilizat pentru cântărirea precisă a vaselor de cultură a plantelor standard, greutatea maximă 300g, rezoluția 1g, precizia 0,5g, parametrii de măsurare includ greutatea reală, cantitatea de apă etc.

13. RGBImagine: Imagine tridimensională de sus și laterală (3 camere), fiecare cameră are un panel de control independent pentru a seta timpul de expunere, câștigarea, echilibrul albului etc., prin intermediul butonului de captură instantaneă al panelului de control pentru a face fotografii instantanee și a afișa rezoluția și alte informații, de asemenea, poate fi automată prin modul automat și stocată în baza de date, timp de scanare de imagini de mai puțin de 10 secunde, funcția de modelare 3D opțională

14.RGBSistemul de imagini include cameră de imagini (izolare luminoasă), bandă transportatoare și senzor de poziție, 3 camere, sursă de lumină și software de analiză a imaginilor, cu o zonă de imagini35 standardx 35cm, distanță focală 22-27cm, sursă de lumină albă rece LED (fără efect termic asupra plantelor)

15.Camera USB Ethernet standard cu 2592 de pixelix 1944, rezoluție de 12 biți, eficiență cuantică a luminii: vârf de lumină albastră 465nm, vârf verde 540nm, vârf roșu 610nm; obiectiv optic 28mm, calibru 43.2mm, interval de apertură 2.8-F16

16. NIRUnitate de imagistică în apropiere de infraroșu: captarea imaginică a bandei de absorbție a apei 1450-1600nm pentru a reflecta starea de umiditate a plantelor, care prezintă o valoare ridicată de absorbție NIR în cazuri de aprovizionare cu apă abundentă și o reflecție NIR ridicată în cazuri de forță secetă, imagistica color falsă NIR poate reflecta și analiza starea de umiditate a plantelor prin software

17.Unitatea de imagini de spectru ridicat include camera de măsurare a imaginilor izolate, ușa deschisă și închisă automat, banda transportatoare, lentile cu focalizare automată în mișcare controlate de PLC, inclusiv lentile SWIR și VNIR, sursa de lumină, sistemul de analiză a imaginilor etc., banda lentilei VNIR 380nm-1000nm, apertura F / 0.2, lățimea ruperii 25μm, lungimea ruperii 18mm, viteza cadrei 12-236 fps; Banda obiectivului SWIR 900-2500nm, apertură F/0.2, lățime 25μm, lungime 18mm, viteză 60 sau 100 fps, suprafață de imagini 35 x 35cm

18.Utilizatorul poate alege imagini SWIR, VNIR sau imagini în bandă întreagă cu două lentile, fiecare cu o durată de 15 secunde.

19.Unitate de imagini termice: rezoluție 640 x 480 pixeli, interval de temperatură -20-120 ° C, sensibilitate NETD < 0,05 ° C @ 30 ° C / 50mK, precizie ± 2 ° C, zonă de imagini standard de până la 35 x 35 cm, distanță focală 40-50 cm, sursă de lumină albă, intensitate luminoasă maximă 500 μmol.m-2.s-1, 0-100% reglabilă

20.FS-WICamere mari de creștere a plantelor

ØSursa de lumină: LED-uri albe rece (6500K) + LED-uri roșii îndepărtate (735nm), alte surse de lumină, cum ar fi placa de sursă de lumină tricoloră RGB, pot fi personalizate, pot fi reglate cu 0-100%, canale de flux de aer de răcire dedicate sursei de lumină, pot fi programate pentru a simula schimbările ciclului de zi și noapte, schimbările mediului luminos în natură, precum răsăritul și apusul soarelui și alte diverse schimbări arbitrare

ØIntensitatea luminoasă maximă homogenă: 1000 µmol (fotoni) / m².s, poate fi personalizată o intensitate luminoasă mai mare

ØIntervalul de control al temperaturii: 10 ° C-40 ° C (efectul de control este legat de intensitatea luminii și temperatura mediului, temperatura camerei este de până la 30 ° C), poate fi personalizat un interval mai mare de control al temperaturii, poate fi programat pentru a simula schimbările ciclului de zi și noapte, schimbările de temperatură în natură precum răsăritul și apusul soarelui și diverse alte schimbări arbitrare

ØIntervalul de control al umidității: 40-80% ± 7% (efectul de control este legat de intensitatea luminii), poate fi programat pentru a simula schimbările ciclului de zi și noapte, schimbările umidității în natură, cum ar fi răsăritul și apusul soarelui și diverse alte schimbări arbitrare

21.Sisteme de control și analiză a datelor:

ØInterfață grafică ușoară de utilizat

ØProtocole de măsurare automatizate definite de utilizator și editabile

ØMySQLSistem de management al bazei de date, care poate procesa baze de date mari cu zeci de milioane de înregistrări, suportă mai multe motoare de stocare, iar datele relevante sunt stocate automat în diferite tabele din baza de date

ØFuncția de înregistrare a codului de plante: inclusiv codul de identificare a plantei, codul de identificare al tavei etc. sunt stocate în baza de date, extragerea automată a codurilor de bare de citire automată sau etichetelor RFID la măsurare

ØInterfața de operare cu ecran tactil pentru afișarea online a numărului de palete pentru plante, intensitatea luminii, analiza stării măsurătorilor și a rezultatelor etc. Controlează cu ușurință toate piesele mecanice și stațiile de lucru de imagini prin software

ØToate măsurările pot fi efectuate cu programele implicite, de asemenea, pot fi create procese de lucru personalizate prin intermediul instrumentelor de dezvoltare sau pot fi activate sau oprite manual sursele de lumină LED, imagini de scanare RGB, imagini fluorescente cu clorofil, cântări și udare etc.

ØProtocole cu tasta Start, tasta Terminate si tasta Pauza

ØMobilitatea eșantioanelor de plante și activarea unei singure stații de imagini pot fi controlate automat în funcție de cerințele experimentale

ØAnaliza de creștere digitală RGB cu 3 unghiuri de vedere ale camerei, inclusiv analiza pragurilor și analiza culorii

ØPentru imaginile cu fluorescență clorofilă, software-ul permite analiza parametrilor de stingere în lot, care conține o medie a zonei de interes a utilizatorului și a valorilor pixelilor pe imaginile cu eliminarea fundalului. Datele analitice sunt stocate în baza de date sub forma imaginilor originale și a datelor analitice.

ØPentru imaginile termice FIR, imaginile pe 16 biți pot fi exportate direct în MATLAB sau pot fi generate imagini false cu distribuția temperaturii prin software.

Locul de origine:europeană