Система аналізу фенотипів рослин PlantScreen (версія автоматичної доставки рослин)

PlantScreenСистема фенотипного зображення рослин розроблена чеською компанією PSI.Інтеграція багатьох передових технологій, таких як інтелектуальне культурування світлодіодних рослин, автоматизовані системи управління, аналіз вимірювання хлорофлуоресцентного зображення, аналіз термологічного зображення рослин, аналіз близького інфрачервоного зображення рослин, аналіз високого спектру рослин, автоматичне управління розпізнаванням штрих-кодів, 3D-зображення RGB, автоматичні системи ваги та поливу,Оптимізована реалізація великої кількості зразків рослин - від горчиці, кукурудзи до різноманітних інших рослин для аналізу фізіологічного та морфоструктурного зображення для вимірювання високопропускного фенотипного зображення рослин, вимірювання аналізу зображення реакції рослин на примуси, вимірювання аналізу росту рослин, дослідження екотоксикології, виявлення рис та дослідження фізіологічного та екологічного аналізу рослин. Автоматична доставка рослинPlantScreenСистема в основному підходить для зразків рослин висотою 0-40 см.

PlantScreenСистема включає в себе наступні функції аналізу зображень:

1.Аналіз хлорофлуоресцентного зображення: площа одиночного зображення 35x35 см, параметри вимірювання зображення включають Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Зачекайте десятків хлорофлуоресцентних параметрів

2.RGBАналіз зображення: Параметри вимірювання зображення включають:

1)Площа листя (Leaf area): Useful for monitoring growth rate）

2)Твердість/компактність (Solidity/Compactness). Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant）

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

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

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

6)Індекс середньої ширини листя (Medium Leaf Width Index): Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）

7)Листя тонкості (Slinderness of Leaves)

8)Диаметр круга (Circle Diameter). Diameter of a circle with the same area as the plant）

9)Площа випуклого корпусу (Convex hull area). Useful for compactness evaluation）

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

11)Міжузлові відстані (Internodal Distances)

12)Висота росту (Growth Height)

13)Максимальна висота і ширина рослини в 3 вимірах

14)Відносний темп зростання (Relative growth rate)

15)Кут листя (Leaf Angle)

16)Кількість листя на вузлах (Leaf Number at Nodes)

17)Інші параметри, такі як сегментація кольору для оцінки фітнесу рослин, індекс зелення та інші

3.Високоспектральний аналіз зображення (необхідно), який дозволяє зробити зображення та аналізувати наступні параметри:

1)Індекс нормалізованої різниці в рослинності (NDVI)

2)Індекс простого співвідношення (Simple Ratio Index)Equation: SR = RNIR / RRED）

3)Модифікований індекс поглинання хлорофілу в рефлектансі (MCARI1).
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）

4)Індекс оптимізованої грунтової коригуваної рослинності (OSAVI)
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）

5)Індекс зеленості (Greenness Index, G)Equation: G = R554 / R677）

6)Модифікований індекс поглинання хлорофілу в рефлектансі (MCARI).
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）

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

8)Індекс трикутної рослинності (Triangular Vegetation Index, TVI), Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）

9)ZMIІндекс Zarco-Tejada & Miller (ZMI)Equation: ZMI = R750 / R710）

10)Індекс простого співвідношення пігментів (Simple Ratio Pigment Index, SRPI)Equation: SRPI = R430 / R680）

11)Індекс нормалізованої фаеофітинізації (NPQI)Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）

12)Індекс відображення фотохімічної рослинності (Photochemical Reflectance Index, PRI)Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）

13)Нормалізований індекс хлорофілу пігмента (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）

14)CarterІндекс Картера (Carter Index)
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）

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

16)SIPIСтруктурно інтенсивний пігментний індекс (SIPI)Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）

17)Gitelson-MerzlyakІндекси Гітельсона і Мерцляка, Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700）

4.Аналіз теплового зображення (необхідно): для аналізу зображення двовимірного розподілу тепла рослин у випадку світлового випромінювання, хороше теплове розсіювання дозволяє рослинам витримувати високе світлове випромінювання або умови низької води (посуха) протягом тривалого часу

5.Аналіз близького інфрачервоного зображення (необхідно): для спостереження та аналізу стану вологи рослини та її розподілу між різними тканинами, рослини в хорошому стані поливу демонструють високу поглинаючу здатність до близького інфрачервоного спектру, а рослини в сухому стані демонструють високу відбиваючу здатність до близького інфрачервоного спектру. За допомогою аналітичного програмного забезпечення можна контролювати динаміку всього процесу аналізу від посухи до повторного поливу та реакцію рослини на посуху та ефективність використання вологи, а також формувати фальшиві зображення, що можуть бути проведені аналітичні дослідження, пов

Конфігурація та принцип роботи системи:

Вся система складається з автоматизованої системи транспортування рослин, камери адаптації світла, RGB-зображення, FluorCamХлорофілова флуоресцентна візуалізація, високоспектральна візуалізація, термологічна візуалізація рослин, близька інфрачервона візуалізація рослин, автоматична система поливання удобрення та ваги, система ідентифікації рослин тощо, адаптація світла до кімнатних рослин може бути передана конвейером до камери для аналізу зображення тощо. Вся система може бути налаштована відповідно до реальних потреб користувача, що дуже відповідає реальним потребам користувача.

Технічні показники:

1.Автоматичне завантаження та розміщення зразків рослин，Ідентифікація зразків відстеження за допомогою штрих-кодів або RFID-тегів

2.Камера адаптації світла: для адаптації світла або культури рослин, світлодіодні джерела світлаІнтенсивність світла до 1000 мкмоль/м².s， Без теплового ефекту, інтенсивність 0-100% регулюється, можна передбачати зміни світлового циклу за допомогою експериментальної програми, необхідний загальний або спеціальний тип, такий як камера спостереження за ростом рису, а також необхідна функція аналізу 3D-сканування (включаючи систему 3D-сканування XYZ та програмне забезпечення)

3.Стандартний підлог 35 × 30 см для розміщення рослин горшкових або для розміщення декількох невеликих горшкових підлогів, кожен підлог може розміщувати 20 стандартних горшкових рослин (58 мм × 58 мм × 95 мм), максимальний горшковий розмір 35 см × 28 см може бути налаштований

4.Автоматична система передачі утворює кільцевий канал передачі від камери адаптації світла до камери зображення, конвейер використовує трифазний асинхронний двигун трансмісії, 200-1000 Вт, ширина пропускної смуги 320 мм, навантаження 130 кг, швидкість 9 м / хв

5.Центральний блок обробки мобільної системи управління: CJ2M-CPU33; Цифровий вхід/вихід: максимум 2560 точок; Зв'язок з ПЛК: висококласний ПК через Ethernet 100Mb/s; OMRON MECHATROLINK-II максимально 16 осів точного розташування

6.Камера вимірювання зображення рослин: 150 см (довжина) × 150 см (ширина) × 220 см (висота), ізольована від світла навколишнього середовища, швидке автоматичне відкриття і закриття дверей, цикл відкриття і закриття менше 3 секунд, система датчика світлового екрану входу конвейера, ідентифікатор штрих-кодів та RFID-читач

7.Стандартний фокусний блок з камерою з регульованою висотою 0-50 см, опційний діапазон висоти 100 см або вище для вивчення високих рослин, стандартна фокусна відстань 22-27 см

8.RFIDВідстань розпізнавання читача: 2-20 см; зв'язок: RS485; Ідентифікатор штрих-кодів може читати 1-вимірний, 2-вимірний та QR-код, світлодіодне джерело світла для легкого розпізнавання при слабкому світлі, зв'язок RS485

9.Система світлового екрану F3EM2 для точного вимірювання висоти та ширини рослини для автоматичного точного розташування задньої камери для вимірювання зображення, діапазон вимірювання 150 см, роздільна здатність 5 мм; стандартне лазерне вимірювання висоти 0-50 см, точність 5 мм

10. Хлорофлуоресцентна візуалізація: включає фотоізольовану камеру, автоматичне відкриття та закриття дверей, конвейер、 Система управління ПЛК автоматичного руху вгору і вниз, велика 73 × 73 см світлодіодна панель джерела світла, 7-бітне колісо фільтра тощо, площа одиночного зображення 35 × 35 см, вимірювання світла оранжевого 620 нм, оранжевого та білого подвійного хвильового світла, насиченого світла в білому колі, максимальна інтенсивність світла 3600 μmol.m-2.s-1, роздільна здатність лінзи 1360 × 1024 пікселів

11.Автоматичне орошення і вага,Можна одночасно поливати і зважувати 5 рослинних посадок з точністю ± 1 г; Точне поливання після зваження може бути встановлено за допомогою експериментальної процедури (протокол) процесу поливання (режим) або стану посухи, а також може бути додано до системи постачання поживних речовин з кількістю поливання для постачання рослинних поживних речовин (наприклад, добрив азоту тощо); Автоматична нульова калібрація перед вагою, а також автоматична повторна калібрація за допомогою відомих предметів ваги (наприклад, ваги); Рівень захисту: IP66

12. Система зваження на замовлення клієнта складається з 4 вагових одиниць, обмеження безпеки: 150% Ln; компенсація температури: -10-40 ° C, стандартний діапазон вимірювання 7 кг, необхідно 10 кг, 15 кг або 20 кг; стандартна система зваження використовується для точного зваження стандартних рослинних посудів, максимальна вага 300 г, роздільна здатність 1 г, точність 0,5 г, параметри вимірювання включають фактичну вагу, кількість поливу тощо

13. RGBЗображення: верхній і бічний тривимірний зображення (3 камери), кожна камера має окрему панель управління для встановлення часу експозиції, збільшення, балансу білого тощо, за допомогою клавіші контрольної панелі для миттєвого фотографування та відображення роздільної здатності та іншої інформації, а також автоматичного зображення та зберігання в базі даних за допомогою автоматичного режиму, кожне сканування зображення триває менше 10 секунд, можлива функція 3D-моделювання

14.RGBСистема зображення включає камеру зображення (світлоізоляцію), конвейер та датчик положення, 3 камери, джерело світла та програмне забезпечення для аналізу зображення зі стандартною площею зображення 35× 35 см, фокусна відстань 22-27 см, світлодіодне холодне біле джерело світла (без теплового ефекту на рослини)

15.Стандартна USB Ethernet камера з ефективними пікселями 2592× 1944, роздільна здатність 12 бітів, квантова ефективність світла: пік блакитного світла 465 нм, пік зеленого 540 нм, пік червоного 610 нм; 28 мм оптичний об'єктив, калібр 43,2 мм, діапазон отворки 2,8-F16

16. NIRБлизький інфрачервоний візуальний блок: візуальний діапазон поглинання води 1450-1600 нм, щоб відображати стан вологи рослин, показує високі значення поглинання NIR при достатньому запасі води, високий відбив NIR при посухі, фальшиве кольорове візуалізація NIR може відображати та аналізувати стан вологи рослин за допомогою програмного забезпечення

17.Високоспектральний блок зображення включає в себе фотоізольовану камеру вимірювання зображення, автоматичне відкриття і закриття дверей, конвейер, управління ПЛК автоматичного руху фокусування об'єктивів, включаючи SWIR і VNIR об'єктивів, джерела світла, системи аналізу зображення тощо, VNIR об'єктив діапазон 380nm-1000nm, отвор F / 0.2, ширина щелини 25 мкм, довжина щелини 18 мм, швидкість кадру 12-236 кадрів SWIR-діапазон 900-2500 нм, відкриття F/0.2, ширина щелин 25 мкм, довжина щелин 18 мм, швидкість кадру 60 або 100 кадрів в секунду, площа зображення 35 х 35 см

18.Користувачі можуть вибрати SWIR-зображення, VNIR-зображення або повнодіапазонне зображення двох об'єктивів за допомогою експериментальної програми, кожен з яких триває 15 секунд.

19.Модель термічного зображення: роздільна здатність 640 × 480 пікселів, температурний діапазон -20-120 ° C, чутливість NETD < 0,05 ° C @ 30 ° C / 50mK, точність ± 2 ° C, стандартна площа зображення до 35 × 35 см, фокусна відстань 40-50 см, біле джерело світла, максимальна інтенсивність світла 500 μmol.m-2.s-1, 0-100% регулюється

20.FS-WIВелика рослинна кімната

ØДжерело світла: холодний білий світлодіод (6500K) + далеко червоний світлодіод (735nm), інші джерела світла, такі як RGB трикольорова панель світла, можуть бути налаштовані, можуть бути регульовані на 0-100%, спеціальні джерела світла для охолодження каналу потоку повітря, можуть бути програмовані аналогічні зміни циклу дня та ночі, зміни світла в природному середовищі, такі як схід сонця та зах

ØМаксимальна гомогенна інтенсивність світла: 1000 µmol (фотони) / m².s

ØДиапазон контролю температури: 10 ° C-40 ° C (ефект контролю пов'язаний з інтенсивністю світла та температурою навколишнього середовища, кімнатна температура до 30 ° C), можна налаштувати більший діапазон контролю температури, можна програмувати аналогію змін циклу дня та ночі, зміни температури в природі, такі як схід сонця та захід сонця, а також різні інші довільні зміни

ØДиапазон контролю вологості: 40-80% ± 7% (ефект контролю залежить від інтенсивності світла), можливість програмування для моделювання змін циклу дня і ночі, змін вологості в природі, наприклад, сходу і заходу сонця, а також різних інших довільних змін

21.Системи управління та аналізу збору даних:

ØЗручний для користувача графічний інтерфейс

ØВизначені користувачем, редагувані автоматичні вимірювальні програми (протоколи)

ØMySQLСистема управління базою даних, яка може обробляти великі бази даних з десятками мільйонів записів, підтримує різні двигуни зберігання, пов'язані з ними дані автоматично зберігаються в різних таблицях в базі даних

ØФункція реєстрації кодування рослин: включаючи ідентифікаційний код рослин, ідентифікаційний код палетки тощо зберігається в базі даних, автоматично видобувати штрих-коди або RFID-теги для автоматичного читання під час вимірювання

ØІнтерфейс з сенсорним екраном для онлайн-відображення кількості палот для рослин, інтенсивності світла, аналізу стану вимірювань та результатів тощо, що дозволяє легко повністю контролювати всі механічні компоненти та робочі станції з візуалізацією за допомогою програмного забезпечення

ØВсі вимірювання можна здійснювати за замовчуванням, а також створювати налаштовані робочі процеси за допомогою інструментів розробки або вручну роботу з включенням або вимиканням світлодіодних джерел світла, RGB-скануванням, хлорофлуоресцентним зображенням, вагою та поливанням тощо.

ØЕкспериментальні програми (протоколи) мають клавішу початку, клавішу закінчення та клавішу паузи.

ØАвтоматичний контроль руху зразків рослин та активації однієї станції зображення відповідно до експериментальних потреб

ØЦифровий аналіз зростання RGB з 3 кутами зору камери, включаючи пороговий аналіз та аналіз кольору

ØДля флуоресцентних зображень з хлорофілом програмне забезпечення дозволяє проводити параметричний аналіз вимкнення в пакетах, включаючи середні значення області інтересу користувача та пікселів на зображенні, видаленому на фоні. Аналізовані дані зберігаються в базі даних у вигляді оригінального зображення та аналітичних даних.

ØДля термологічної графіки FIR 16-бітна графіка може бути експортована безпосередньо в MATLAB або за допомогою програмного забезпечення для створення фальшивих зображень з розподілом температури.

Місце походження:Європи