高光譜植物表型成像系統(tǒng)概述：

高光譜植物表型成像是主要用于對(duì)植物表型進(jìn)行測(cè)量與分析的設(shè)備。系統(tǒng)分別在頂部、側(cè)上方以及側(cè)下方設(shè)置了可見(jiàn)光成像單元，在側(cè)下方設(shè)置了高光譜成像單元，根據(jù)底部旋轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而獲取植物quan方位的表型信息。系統(tǒng)使用了以人工智能為基礎(chǔ)的三維成像技術(shù)，以多視角結(jié)合的方式動(dòng)態(tài)生成植物的三維模型，并且可以根據(jù)模型計(jì)算植物的株寬、株高、骨架、ASM、SSIM、NDVI等形態(tài)、顏色、紋理、高光譜參數(shù)。適用于分析禾本科、茄科、十字花科、豆科等植物，主要用于植物生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、植物保護(hù)等領(lǐng)域。

測(cè)量參數(shù)：

形態(tài)：正株寬、側(cè)株寬、株高、寬高比、緊實(shí)度、偏心率、圓度、矩形度、矩形長(zhǎng)寬比、分形維數(shù)、總骨架長(zhǎng)度、平均波段長(zhǎng)度、端點(diǎn)數(shù)、分叉點(diǎn)數(shù)、分枝級(jí)數(shù)、分枝角度、側(cè)視投影面積、頂視投影面積、投影面積比、側(cè)視凸包周長(zhǎng)、頂視凸包周長(zhǎng)、凸包周長(zhǎng)比、總鮮重

顏色：（分頂視與側(cè)視）R、G、B、L、a、b（Lab參數(shù)默認(rèn)使用D65光源，2°觀察者視角）、H、S、V、gray

紋理：Contrast（對(duì)比度）、Correlation（相關(guān)性）、Entropy（熵值）、ASM（角二階矩值）、Second Moment（二階矩值）、Third Moment(三階矩值)、Fourth Moment（四階矩值）、Homogeneity（同質(zhì)性）、Dissimilarity（相似性）、Variance（灰度方差）、Sum Variance（和方差值）、Sum Average（和平均值）、Difference Variance（全局差分方差值）、SSIM（結(jié)構(gòu)相似度指數(shù)）

高光譜：NDVI（歸一化植被指數(shù)）、GNDVI（綠光NDVI）、NLI（非線性植被指數(shù)）、EVI（增強(qiáng)植被指數(shù)）、SAVI（土壤調(diào)整VI）、DVI（差值植被指數(shù)）、RDVI（重歸一化差值）、TVI（三角植被指數(shù)）、MSR（修正簡(jiǎn)單比）、SPVI（土壤調(diào)節(jié)比）、OSAVI（優(yōu)化土壤調(diào)整VI）、MSAVI2（修正土壤調(diào)整植被指數(shù)2）、EVI2（雙波段增強(qiáng)植被指數(shù)）、MTVI2（修正三角植被指數(shù)2）、MCARI（修正葉綠素吸收比）、TCARI（三波段葉綠素指數(shù)）、GCI（葉綠素-綠度指數(shù)）、CVI（葉綠素植被指數(shù)）、GM1（Gitelson-Meri 1）、GM2（Gitelson-Meri 2）、MTCI（墨爾本葉綠素指數(shù)）、CIred edge（紅邊葉綠素指數(shù)）、REIP（紅邊位置）、PRI570（570nm光化學(xué)反射指數(shù)）、NIRv（近紅外植被反射率）、NIRvP（近紅外植被反射率與光合有效輻射的乘積）、VOG（紅邊指數(shù)）、ARI（花青素反射指數(shù)）、ARI2（花青素反射指數(shù)2）、FLAV（黃酮指數(shù)）、SIPI（結(jié)構(gòu)不敏感色素指數(shù)）、CRI550（類胡蘿卜素指數(shù)1）、CRI700（類胡蘿卜素指數(shù)2）、WI（水分指數(shù)）、WBI（水帶指數(shù)）、PSRI（植物衰老反射指數(shù)）、NPCI（歸一化植物脅迫指數(shù)）、RENDVI（紅邊NDVI）、REP（紅邊位置）、PRI（光化學(xué)反射指數(shù)）、Vog1（Vogelmann 1）、Vog2（Vogelmann 2)、DATT（氮指數(shù)）、RSRI（水稻穗腐病指數(shù)）、NIR-Slope（質(zhì)構(gòu)/硬度代理）、Maturity Index1（著色-結(jié)構(gòu)組合）、Maturity Index2（色素-水分組合）、BGI2（藍(lán)綠指數(shù)2）、ARI3（水體藻類指數(shù)）、BGI1（藍(lán)綠指數(shù)1）、NDCI（歸一化葉綠素a指數(shù)）、NPQI（歸一化藻類指數(shù)）、GFP（綠色熒光蛋白）、YFP（黃色熒光蛋白）、RFP（紅色熒光蛋白）、mRFP（紅色熒光蛋白）、FLuc（螢火蟲(chóng)熒光素酶）、RLuc（海腎熒光素酶）

高光譜植物表型成像系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：

植物高度：300-1000mm

植物寬度：100-500mm

植物鮮重：100-75000g

高光譜范圍：400-1000nm

光譜分辨率：優(yōu)于2.5nm

光譜通道：1200個(gè)

光源：低頻閃高光質(zhì)鹵素?zé)?/span>

箱體尺寸：1500mm(長(zhǎng))×830mm(寬)×2140mm(高)

儀器功能：

1、圖像自適應(yīng)：系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)測(cè)植物大小，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果自動(dòng)拍攝圖像；在超大植物情況時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)拼接處理圖片；

2、溫感與濕感：內(nèi)置溫、濕度傳感器，實(shí)時(shí)反饋內(nèi)部環(huán)境；

3、儀器控制：外置10寸觸摸屏，可以查看箱體內(nèi)部溫度與濕度，控制箱體內(nèi)部的光照強(qiáng)度、箱門(mén)的開(kāi)關(guān)與外側(cè)運(yùn)行燈光的開(kāi)啟等；也可通過(guò)電腦軟件控制操作

4、鏡頭操作：根據(jù)拍攝植物大小，用戶可以通過(guò)軟件控制電機(jī)將鏡頭抬高或者降低、機(jī)身升高或者下落，以尋找最合適的拍攝位置

5、相機(jī)分辨率：系統(tǒng)光學(xué)成像單元最高支持1200萬(wàn)像素，用戶可以根據(jù)需要選擇合適的分辨率；

6、2D分析模塊：該模塊支持高通量2D分析模式，可在1分鐘內(nèi)完成單一樣品的快速檢測(cè)，并自動(dòng)生成包含形態(tài)、顏色及紋理參數(shù)的初步2D分析報(bào)告；該模塊適用于連續(xù)作業(yè)，具備并行處理能力，確保檢測(cè)流程不中斷

7、3D成像與分析模塊：在2D分析完成后，用戶可按需選擇3D成像分析；3D模型在后臺(tái)自動(dòng)排隊(duì)生成，同步輸出3D形態(tài)參數(shù)、顏色參數(shù)及紋理參數(shù)，且不阻塞2D分析的連續(xù)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與建模的流水線作業(yè)

8、3D模型：系統(tǒng)基于多視角圖像序列，采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法動(dòng)態(tài)生成植物的高精度3D模型，該模型支持真三維空間下的任意縮放、旋轉(zhuǎn)及平移操作，能夠量化分析植物處于空間中心點(diǎn)時(shí)的表型參數(shù)，如株高、冠層體積、分枝角度等結(jié)構(gòu)特征，實(shí)現(xiàn)了從二維平面觀測(cè)到三維立體解析的跨越

9、上傳云端：綁定設(shè)備編號(hào)后可以將分析后的植物表型參數(shù)數(shù)據(jù)保存至云端，并支持隨時(shí)查看云端數(shù)據(jù)；

10、對(duì)焦與變焦：系統(tǒng)支持自動(dòng)對(duì)焦，也支持用戶在軟件中手動(dòng)對(duì)焦，對(duì)焦方式用戶可以在軟件設(shè)置界面中修改，同時(shí)系統(tǒng)也支持光學(xué)變焦，用戶可以在軟件中手動(dòng)調(diào)整鏡頭到合適位置

11、數(shù)據(jù)查看：查看記錄界面可實(shí)現(xiàn)形態(tài)、顏色、紋理參數(shù)的分析結(jié)果匯總，可查看結(jié)果詳情，也可以刪除任意分析結(jié)果；高光譜分析結(jié)果查看界面可顯示高光譜原始數(shù)據(jù)、58個(gè)參數(shù)計(jì)算結(jié)果及高光譜折線圖；

12、高光譜采集：高光譜相機(jī)在預(yù)裝過(guò)程中已完成校準(zhǔn)，在設(shè)定采集參數(shù)后可直接進(jìn)行高光譜數(shù)據(jù)的采集，采集完成后支持光譜spe文件以及指定區(qū)域高光譜數(shù)值文件的導(dǎo)出，支持高光譜圖像保存；

13、高光譜分析：在高光譜分析界面，軟件根據(jù)采集的高光譜數(shù)據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)通用公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保存將保存在analysis_result.json文件中

14、高效采集與解析:采集時(shí)間40秒/株;解析時(shí)間30秒株

15、導(dǎo)出：可以對(duì)每條分析結(jié)果執(zhí)行導(dǎo)出操作，也可以將所有分析結(jié)果導(dǎo)出，支持用戶手動(dòng)導(dǎo)出3D模型展示視頻；

16、修改：可以在軟件設(shè)置界面修改分析結(jié)果導(dǎo)出路徑、模型存儲(chǔ)路徑以及視頻保存路徑；

17、語(yǔ)言：支持軟件界面的中英文一鍵切換；

18、軟件提供測(cè)試電腦最大分辨率的關(guān)聯(lián)子程序；

19、稱重：植物放置到轉(zhuǎn)盤(pán)后自動(dòng)稱重并將結(jié)果同步顯示至軟件界面；

20、可移動(dòng)設(shè)計(jì)：集成化箱體，支持室內(nèi)任意位置擺放及移動(dòng)

21、安全規(guī)范：儀器根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范已安裝各種探測(cè)開(kāi)關(guān)、傳感器以及限位器，防止用戶誤操作或越程問(wèn)題；

22、電腦系統(tǒng)：Windows操作系統(tǒng)、NVIDIA顯卡(zui低8G顯存)、運(yùn)行內(nèi)存不低于8GB、zui低i5 CPU處理器