一、設(shè)備簡介

本設(shè)備是一款面向植物光合作用研究的儀器，以高靈敏度CMOS成像單元為核心，配合可精確調(diào)控的LED光控模塊，可對植物葉片開展快速、無損的葉綠素?zé)晒鈾z測與成像分析。集成OJIP快速熒光動力學(xué)、PAM調(diào)制熒光與RLC快速光響應(yīng)曲線三種測量模式，可全面評估植物光合系統(tǒng)活性、光能利用效率及其對環(huán)境脅迫的動態(tài)響應(yīng)。大型葉綠素?zé)晒獬上衿脚_廣泛應(yīng)用于植物生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)等領(lǐng)域的科研與教學(xué)工作。

二、技術(shù)參數(shù)

1、相機(jī)：

分辨率：1608(H)×1104(V)

★幀率：100 fps

接口：USB 3.0

操作系統(tǒng)：Windows 10/11

2、鏡頭及光學(xué)：

焦距：12mm

最大光圈：F/2.8

水平視場角（HFOV）：約 62.11°水平方向視野角度

垂直視場角（VFOV）：約 44.83°垂直方向視野角度

★成像面積：最大40cm × 38cm

★檢測樣品類型：離體葉片、小中大型盆栽植株及高通量多孔穴盤，大型葉綠素?zé)晒獬上衿脚_可滿足多樣化的檢測需求。

★適用植物高度：最大85 cm

★成像架構(gòu)：專業(yè)立式光路設(shè)計(jì)，鏡頭自上而下俯視成像；成像模塊及光源系統(tǒng)可直接通過軟件控制升降，根據(jù)樣品調(diào)節(jié)適配高度

3、光源系統(tǒng)：

紅光（R）：630 nm，用作測量光，精準(zhǔn)探測基礎(chǔ)熒光。

藍(lán)光（B）：450 nm，作為主激發(fā)光源（提供光化光與飽和脈沖）。

遠(yuǎn)紅光（FR）：730 nm，選擇性激發(fā)光系統(tǒng)I（PSI），實(shí)測光適應(yīng)態(tài)最小熒光Fo'。

★光強(qiáng)范圍：0 - 6000 µmol·m?2·s?1

4、測量精度與分辨率：

動態(tài)范圍：12 bit

實(shí)際空間分辨率：約0.3mm/像素（在40cm × 38cm視野下）

三、測量模式與控制能力

★OJIP、PAM及RLC快速光響應(yīng)曲線三種熒光測量模式：

1、OJIP快速熒光動力學(xué)測量

光源控制：LED強(qiáng)度1–100% 連續(xù)可調(diào)

測量時間：0.1–1.0 s（默認(rèn)1.0 s，可完整覆蓋O-J-I-P上升曲線）

采樣形式：最小采樣間隔10 ms；支持分段采樣（0–100 ms快速采樣，100–1000 ms慢速采樣）

2、PAM調(diào)制熒光測量

時間控制：暗適應(yīng)/暗弛豫時長 0–3600 s；每次監(jiān)測時長 1–600 s；最小采樣間隔100 ms

脈沖控制：測量脈沖時長100 ms；飽和脈沖時長800 ms

光強(qiáng)調(diào)節(jié)：測量光、光化光、飽和脈沖（Fm / Fm'）均支持 0–100% 獨(dú)立調(diào)節(jié)

循環(huán)設(shè)置：光適應(yīng)循環(huán)次數(shù)1–50次可調(diào)

3、快速光曲線（RLC）測量

時間控制：暗適應(yīng)時長0–3600 s；每次監(jiān)測時長 10–60 s；最小采樣間隔 100 ms

脈沖控制：測量脈沖100 ms；飽和脈沖800 ms

光強(qiáng)調(diào)節(jié)：

測量光：1–5%（極弱光探針）；

光化光：0–100%獨(dú)立調(diào)節(jié)，自動階梯遞增；

飽和脈沖（Fm'）：100%強(qiáng)度

循環(huán)設(shè)置：自動執(zhí)行7–9次光適應(yīng)階梯循環(huán)

四、熒光參數(shù)與計(jì)算

儀器依據(jù)采集的熒光信號，自動計(jì)算從基礎(chǔ)參數(shù)到JIP-test、PAM衍生參數(shù)與RLC參數(shù)的完整指標(biāo)集，各參數(shù)計(jì)算精度如下。

★1、OJIP動力學(xué)特征點(diǎn)

基于熒光上升過程，提取反映電子傳遞鏈各環(huán)節(jié)狀態(tài)的特征點(diǎn)：

O點(diǎn)（Fo）：所有PSII反應(yīng)中心開放時的初始熒光。

I點(diǎn)（約30 ms）：反映PQ庫的還原狀態(tài)。

P點(diǎn)（Fm）：所有反應(yīng)中心關(guān)閉時的最大熒光。

2、輸出參數(shù)

★基礎(chǔ)熒光參數(shù)（OJIP）：Fo、Fm、Fv、Fi、Fj、Fv/Fo

★JIP-test參數(shù)：φPo、φDo、φEo、ψEo、δRo、ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC、DIo/RC、PI_abs、Mo、Vj、Vi、Area、Sm、N、Rfd

基礎(chǔ)熒光參數(shù)（PAM）：Fo、Fm、Fv、Fs、Fo'、Fv/Fm、Fm'、Fm''、Fv/Fo、Fv'/Fm'

PAM衍生參數(shù)：φPSII、qP、qL、qN、NPQ、Y(NPQ)、Y(NO)、ETR、rETR、Rfd、ΔNPQ、qE/qI、1?qP、Fv/Fm-Fv'/Fm'

★RLC參數(shù)：Fo、Fm、QY、QY_Ln、ETR

五、表型參數(shù)提取能力

★1、基礎(chǔ)尺寸與輪廓特征：輪廓面積、輪廓周長、絕對長度、絕對寬度

★2、幾何包圍結(jié)構(gòu)特征：

最小外接矩形：矩形長、矩形寬、矩形面積、旋轉(zhuǎn)角度；

最小外接圓：質(zhì)心坐標(biāo)、圓半徑、圓面積；

凸包特征：凸包點(diǎn)數(shù)、凸包周長、凸包面積；

最佳擬合橢圓：長半軸、短半軸。

★3、形狀比例與復(fù)雜度因子：堅(jiān)實(shí)度/飽滿度、矩形度、長寬比、圓度、偏心率、分形維數(shù)。

★4、骨架拓?fù)涮卣鳎嚎偣羌荛L度、端點(diǎn)數(shù)、分叉點(diǎn)數(shù)、最大分枝級數(shù)、平均分支角度。

六、圖像處理與分析

1、區(qū)域處理方式

★自動區(qū)域分割：采用智能閾值分割算法，自動識別圖像中的葉片區(qū)域，排除背景與非目標(biāo)物干擾，可由用戶自行開關(guān)。

ROI區(qū)域分析：針對復(fù)雜背景或特定區(qū)域，可在Fm圖像上直接選擇矩形、圓形及不規(guī)則形區(qū)域，并實(shí)時查看選擇信息。

★圖像區(qū)域均值：在任意圖像上選取點(diǎn)、矩形、圓形及不規(guī)則形區(qū)域，實(shí)時顯示該區(qū)域均值。

★行條紋去除：自動識別并消除熒光圖像中的橫向條紋噪聲，提升Fm等圖像的信噪比，確保微小熒光變化的準(zhǔn)確捕捉。

飽和檢測：自動檢測并剔除強(qiáng)光脈沖造成的過曝?zé)o效像素，防止其參與Fv/Fm等參數(shù)計(jì)算，保障最終熒光生理數(shù)據(jù)的可靠性。

2、圖像增強(qiáng)

★內(nèi)置高斯濾波降噪與自適應(yīng)對比度增強(qiáng)算法。

采用科學(xué)界通用的Jet偽彩色配色方案。

支持直觀的色標(biāo)數(shù)值范圍顯示。

七、軟件與數(shù)據(jù)管理

1、多維數(shù)據(jù)可視化展示

★熒光圖像：為每個參數(shù)生成對應(yīng)的二維熒光彩色圖像，涵蓋基礎(chǔ)參數(shù)（OJIP、PAM）、JIP-test參數(shù)與PAM衍生參數(shù)。

★快速動力學(xué)曲線：OJIP熒光快速上升動力學(xué)曲線（同時導(dǎo)出曲線數(shù)據(jù)）。

時間序列曲線：完整記錄并呈現(xiàn)PAM測量的全程熒光軌跡，以及NPQ（非光化學(xué)淬滅）等參數(shù)隨時間或測量循環(huán)變化的誘導(dǎo)動力學(xué)過程。

RLC光響應(yīng)曲線：快速光曲線熒光成像，時間及光強(qiáng)參數(shù)可設(shè)置，可自定義設(shè)置曲線自動循環(huán)次數(shù)及間隔時間，可輸出熒光動態(tài)變化視頻。

量化參數(shù)數(shù)據(jù)表：自動匯總所有計(jì)算結(jié)果，以標(biāo)準(zhǔn)化的表格形式（包含參數(shù)名稱、精確數(shù)值與科學(xué)單位）直觀展示。

2、數(shù)據(jù)管理

★參數(shù)自動保存：LED亮度、測量時間、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)一經(jīng)修改即自動寫入配置文件，下次啟動自動加載，無需重復(fù)設(shè)置。

導(dǎo)出圖像：將所有分析圖像以PNG格式導(dǎo)出，保留原始分辨率。

導(dǎo)出參數(shù)：參數(shù)表格可導(dǎo)出為CSV或Excel文件，便于后續(xù)統(tǒng)計(jì)分析。

一鍵導(dǎo)出全部：支持將所有圖像與參數(shù)表格一次性導(dǎo)出至指定目錄（內(nèi)含原始幀、元數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)組、參數(shù)表與全部圖像）。

★上傳云端：可以將分析后的所有參數(shù)數(shù)據(jù)保存至云端，并支持隨時查看云端數(shù)據(jù)。

3、系統(tǒng)設(shè)置與功能

★語言切換：界面右上角可一鍵在中英文間即時切換，語言設(shè)置自動保存，重啟設(shè)備后保持原態(tài)。

★參數(shù)配置：全部測量參數(shù)支持自定義，并配有工具提示說明含義與推薦范圍。

設(shè)備管理：啟動時自動檢測并連接相機(jī)與LED控制器，狀態(tài)欄實(shí)時顯示設(shè)備連接狀態(tài)。

★微環(huán)境監(jiān)測：內(nèi)置溫、濕度傳感器，實(shí)時反饋內(nèi)部環(huán)境。

★人機(jī)交互：外置10寸觸摸屏，可以查看箱體內(nèi)部溫度與濕度，控制箱門開關(guān)。