高光譜植物表型成像系統概述：

高光譜植物表型成像是主要用于對植物表型進行測量與分析的設備。系統分別在頂部、側上方以及側下方設置了可見光成像單元，在側下方設置了高光譜成像單元，根據底部旋轉臺設備的轉動進而獲取植物quan方位的表型信息。系統使用了以人工智能為基礎的三維成像技術，以多視角結合的方式動態(tài)生成植物的三維模型，并且可以根據模型計算植物的株寬、株高、骨架、ASM、SSIM、NDVI等形態(tài)、顏色、紋理、高光譜參數。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、生態(tài)學、環(huán)境科學、植物保護等領域。

測量參數：

形態(tài)：正株寬、側株寬、株高、寬高比、緊實度、偏心率、圓度、矩形度、矩形長寬比、分形維數、總骨架長度、平均波段長度、端點數、分叉點數、分枝級數、分枝角度、側視投影面積、頂視投影面積、投影面積比、側視凸包周長、頂視凸包周長、凸包周長比、總鮮重

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

紋理：Contrast（對比度）、Correlation（相關性）、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（結構相似度指數）

高光譜：NDVI（歸一化植被指數）、GNDVI（綠光NDVI）、NLI（非線性植被指數）、EVI（增強植被指數）、SAVI（土壤調整VI）、DVI（差值植被指數）、RDVI（重歸一化差值）、TVI（三角植被指數）、MSR（修正簡單比）、SPVI（土壤調節(jié)比）、OSAVI（優(yōu)化土壤調整VI）、MSAVI2（修正土壤調整植被指數2）、EVI2（雙波段增強植被指數）、MTVI2（修正三角植被指數2）、MCARI（修正葉綠素吸收比）、TCARI（三波段葉綠素指數）、GCI（葉綠素-綠度指數）、CVI（葉綠素植被指數）、GM1（Gitelson-Meri 1）、GM2（Gitelson-Meri 2）、MTCI（墨爾本葉綠素指數）、CIred edge（紅邊葉綠素指數）、REIP（紅邊位置）、PRI570（570nm光化學反射指數）、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）、ARI（花青素反射指數）、ARI2（花青素反射指數2）、FLAV（黃酮指數）、SIPI（結構不敏感色素指數）、CRI550（類胡蘿卜素指數1）、CRI700（類胡蘿卜素指數2）、WI（水分指數）、WBI（水帶指數）、PSRI（植物衰老反射指數）、NPCI（歸一化植物脅迫指數）、RENDVI（紅邊NDVI）、REP（紅邊位置）、PRI（光化學反射指數）、Vog1（Vogelmann 1）、Vog2（Vogelmann 2)、DATT（氮指數）、RSRI（水稻穗腐病指數）、NIR-Slope（質構/硬度代理）、Maturity Index1（著色-結構組合）、Maturity Index2（色素-水分組合）、BGI2（藍綠指數2）、ARI3（水體藻類指數）、BGI1（藍綠指數1）、NDCI（歸一化葉綠素a指數）、NPQI（歸一化藻類指數）、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（螢火蟲熒光素酶）、RLuc（海腎熒光素酶）

高光譜植物表型成像系統技術參數：

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

光源：低頻閃高光質鹵素燈

箱體尺寸：1500mm(長)×830mm(寬)×2140mm(高)

儀器功能：

1、圖像自適應：系統自動評測植物大小，并根據測量結果自動拍攝圖像；在超大植物情況時，系統會自動拼接處理圖片；

2、溫感與濕感：內置溫、濕度傳感器，實時反饋內部環(huán)境；

3、儀器控制：外置10寸觸摸屏，可以查看箱體內部溫度與濕度，控制箱體內部的光照強度、箱門的開關與外側運行燈光的開啟等；也可通過電腦軟件控制操作

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

5、相機分辨率：系統光學成像單元最高支持1200萬像素，用戶可以根據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分鐘內完成單一樣品的快速檢測，并自動生成包含形態(tài)、顏色及紋理參數的初步2D分析報告；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模型在后臺自動排隊生成，同步輸出3D形態(tài)參數、顏色參數及紋理參數，且不阻塞2D分析的連續(xù)執(zhí)行，實現檢測與建模的流水線作業(yè)

8、3D模型：系統基于多視角圖像序列，采用計算機視覺算法動態(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、旋轉及平移操作，能夠量化分析植物處于空間中心點時的表型參數，如株高、冠層體積、分枝角度等結構特征，實現了從二維平面觀測到三維立體解析的跨越

9、上傳云端：綁定設備編號后可以將分析后的植物表型參數數據保存至云端，并支持隨時查看云端數據；

10、對焦與變焦：系統支持自動對焦，也支持用戶在軟件中手動對焦，對焦方式用戶可以在軟件設置界面中修改，同時系統也支持光學變焦，用戶可以在軟件中手動調整鏡頭到合適位置

11、數據查看：查看記錄界面可實現形態(tài)、顏色、紋理參數的分析結果匯總，可查看結果詳情，也可以刪除任意分析結果；高光譜分析結果查看界面可顯示高光譜原始數據、58個參數計算結果及高光譜折線圖；

12、高光譜采集：高光譜相機在預裝過程中已完成校準，在設定采集參數后可直接進行高光譜數據的采集，采集完成后支持光譜spe文件以及指定區(qū)域高光譜數值文件的導出，支持高光譜圖像保存；

13、高光譜分析：在高光譜分析界面，軟件根據采集的高光譜數據使用標準通用公式進行計算，計算結果保存將保存在analysis_result.json文件中

14、高效采集與解析:采集時間40秒/株;解析時間30秒株

15、導出：可以對每條分析結果執(zhí)行導出操作，也可以將所有分析結果導出，支持用戶手動導出3D模型展示視頻；

16、修改：可以在軟件設置界面修改分析結果導出路徑、模型存儲路徑以及視頻保存路徑；

17、語言：支持軟件界面的中英文一鍵切換；

18、軟件提供測試電腦最大分辨率的關聯子程序；

19、稱重：植物放置到轉盤后自動稱重并將結果同步顯示至軟件界面；

20、可移動設計：集成化箱體，支持室內任意位置擺放及移動

21、安全規(guī)范：儀器根據設計規(guī)范已安裝各種探測開關、傳感器以及限位器，防止用戶誤操作或越程問題；

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