PlantScreen-system för analys av växtfenotyper (automatisk växtöverföring)

PlantScreenSystemet för växtbildning är tillverkat av det tjeckiska företaget PSI.Integrerar flera avancerade tekniker som LED-växtintelligent odling, automatiserad styrsystem, mätning av fluorescerande avbildning av klorofyl, analys av termisk avbildning av växter, analys av nära infraröd avbildning av växter, analys av växter med hög spektrum, automatisk streckkodshantering, RGB-färg 3D-avbildning, automatiskt vägnings- och vattningssystem,Genomför ett stort antal växtprover på ett optimalt sätt - allt från senap, majs till en rad andra växters fysiologiska och morfologiska avbildningsanalyser för högflödes växtfenotyp avbildningsanalys, växttryckningsrespons avbildningsanalys, växttillväxtanalys, ekotoxikologiska studier, egenskaper identifiering och växtfysiologisk och ekologisk analys. Automatisk växtöverföringPlantScreenSystemet är främst lämpligt för 0-40 cm höga växtprover.

PlantScreenSystemet innehåller följande bildanalysfunktioner:

1.Klorofil fluorescerande avbildningsanalys: en enda avbildningsyta 35x35cm, avbildningsmätningsparametrar inkluderar Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Vänta på dussintals fluorescensparametrar

2.RGBAvbildningsanalys: Avbildningsmätningsparametrar inkluderar:

1)Bladsområde (Leaf Area): Useful for monitoring growth rate）

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

3)bladomkrets (leaf perimeter): Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）

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

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

6)Medium Leaf Width Index (Medium bladbredd index): Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）

7)Slinderness of Leaves (Slenderness of Leaves)

8)Växtens cirkeldiameter (Circle Diameter). Diameter of a circle with the same area as the plant）

9)Område med konvex skrov (Convex Hull Area). Useful for compactness evaluation）

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

11)Internodala avstånd (internodal distances)

12)Tillväxthöjd (Growth Height)

13)Maximal höjd och bredd på en växt i tre dimensioner

14)Relativ tillväxttakt (Relative growth rate)

15)Blädvinkel (Leaf Angle)

16)Antal blad vid noder (Leaf Number at Nodes)

17)Andra parametrar som färgsegmentering för utvärdering av växtkondition, gröningsindex och andra

3.Högspektral avbildningsanalys (tillval) för att avbilda och analysera följande parametrar:

1)Normaliserad skillnad i vegetationsindex (NDVI)

2)Enkelt förhållandeindex (Simple Ratio Index)Equation: SR = RNIR / RRED）

3)Förbättrad klorofyllabsorption i reflektionsindex (MCARI1)
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）

4)Optimerad jordjusterad vegetationsindex (OSAVI)
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）

5)Grönhetsindex (G)Equation: G = R554 / R677）

6)Förbättrad klorofyllabsorption i reflektionsindex (MCARI)
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）

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

8)Triangular vegetationsindex (TVI), Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）

9)ZMIZarco-Tejada och Miller Index (ZMI)Equation: ZMI = R750 / R710）

10)Enkelt förhållandepigmentindex (SRPI)Equation: SRPI = R430 / R680）

11)Normaliserad feofitiniseringsindex (NPQI)Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）

12)Fotokemisk reflektionsindex (PRI)Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）

13)Normaliserat pigmentklorofyllindex (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）

14)CarterFöregående artikelCarter Index
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）

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

16)SIPIStrukturintensivt pigmentindex (SIPI)Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）

17)Gitelson-MerzlyakGitelson och Merzlyak-index, Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700）

4.Thermal Imaging Analysis (valfritt): För avbildningsanalys av tvådimensionell värmefördelning av växter under ljusstrålning, bra värmeaktivering kan göra att växterna tolererar hög ljusstrålning eller låga vattenförhållanden under längre perioder (torka)

5.Nära infraröd avbildningsanalys (valfritt): Används för att observera och analysera växternas fuktighetstillstånd och dess fördelningsvariationer mellan olika vävnader, växter i gott vattningstillstånd visar hög absorption av nära infrarött spektrum, medan växter i torrt tillstånd visar hög reflektivitet av nära infrarött spektrum, genom analysprogramvara kan övervaka hela processdynamiken i analysen från torka tvång till återvattningsprocessen och växternas svar på torka tvång och effektivitet i fuktanvändning, och bilda falska bilder, kan utföra relevanta analytiska studier med växternas morfologiindex och klorofluorescensindex.

Systemkonfiguration och funktionsprincip:

Hela systemet består av automatiserat växtöverföringssystem, ljusanpassningsrum, RGB-avbildning, FluorCamKlorofil fluorescerande avbildning, högspektral avbildning, växttermisk avbildning, närinfraröd avbildning av växter, automatiskt vattningssystem för gödselning och vägning, växtidentifieringssystem och så vidare, ljusanpassning av inomhusväxter kan överföras från transportbandet till avbildningskammaren för avbildningsanalys och så vidare. Hela systemet kan anpassas enligt användarens faktiska behov och anpassas till användarens faktiska behov.

Tekniska indikatorer:

1.Automatisk lastning och lossning av växtprover，Identifiera spårningsprover med streckkod eller RFID-etikett

2.Ljusanpassningsrum: för ljusanpassning eller växtodling, LED-ljuskällaLjusstyrka upp till 1000 μmol/m².s， Ingen termisk effekt, intensitet 0-100% justerbar, kan förinställas ljuscykelförändringar genom experimentella program, kan valfritt användas med allmän eller speciell typ som Ris tillväxt observationskammare, men också med 3D-skanning bildanalysfunktion (inklusive XYZ 3D-skanning bildsystem och programvara)

3.Standard pallet hållare 35 x 30cm, för att placera krukväxter eller kan placera flera små blommor krukor, varje fack kan placera 20 standard växtodling krukor (58mm x 58mm x 95mm), kan anpassas max blommor krukor L35cm x W28cm

4.Automatiskt transportsystem från ljusanpassningskammaren till bildkammaren bildar en ringig transportkanal, transportbandet använder en trefasad asynkron motor med växellåda, 200-1000W, transportbandbredd 320mm, lastkraft 130kg, hastighet 9m / min

5.Centralbehandlingsenhet för rörligt styrsystem: CJ2M-CPU33; Digital I/O: Maximalt 2560 punkter PLC-kommunikation: High-end PC via Ethernet 100Mb / s; OMRON MECHATROLINK-II max 16 axel exakt positionering

6.Växtbildmätningskammare: 150 cm (längd) × 150 cm (bredd) × 220 cm (höjd), isolerad från omgivningsljus, snabb automatisk öppning och stängning av dörren, öppning och stängning av cykeln mindre än 3 sekunder

7.Standardbildkammare bildenhet höjd 0-50 cm justerbar, valfri höjd 100 cm eller högre för att studera höga växter, standardfokusavstånd 22-27 cm

8.RFIDLäsardistans: 2-20 cm; Kommunikation: RS485; Streckkod identifierare kan läsa 1D, 2D och QR-kod, med LED-ljuskälla för lätt identifiering i svagt ljus, RS485 kommunikation

9.F3EM2 ljusskärmsystem anpassat av kunden för att noggrant mäta växtens höjd och bredd för att komma in i bildmätningskammaren för automatisk exakt positionering, mätområde 150 cm, upplösning 5 mm; standardlaserhöjd 0-50 cm, noggrannhet 5 mm

10. Fluorescentbildning med klorofyl: inklusive fotoisolerad bildkammare, automatisk öppning och stängning av dörrar, transportband、 PLC-styrning automatiskt upp och ner rörligt fokuseringssystem, stor 73 × 73cm LED-ljuskälla, 7-bitars filterhjul etc., enkelbildområde 35 × 35cm, mätning av ljus orange 620nm, orange och vit dubbel våglängd optiskt kemiskt ljus, mättad blixt är vit, maximal ljusstyrka 3600 μmol.m-2.s-1, objektivupplösning 1360 × 1024 pixlar

11.Automatisk bevattning och vägning,5 växtodlingskrukor kan vattnas och vägas samtidigt, noggrannhet ± 1 g; noggrann vattning efter vägning, kan förinställda vattningsprocessen (regimen) eller torka tvingstillstånd genom experimentella förfaranden (protokoll), kan också vara valfritt näringsförsörjningssystem med vattningskvantitativ försörjning av växtnäring (t.ex. kväve gödselmedel, etc.); Automatisk nollkalibrering före vägning, kan också automatiskt omkalibreras med kända vikter (t.ex. skalor). Skyddsnivå: IP66

12. Kundens anpassade vägningssystem består av fyra vägningsenheter, säkerhetsgräns: 150% Ln; temperaturkompensation: -10-40 ° C, standardmätningsområde 7 kg, valfritt 10 kg, 15 kg eller 20 kg; standardvägningssystem används för att noggrant väga standardväxtkrukor, maximal vikt 300 g, upplösning 1 g, noggrannhet 0,5 g, mätparametrar inkluderar faktisk vikt, vattningsmängd etc.

13. RGBAvbildning: översta och sida 3D-avbildning (3 kameror), varje kamera har en separat styrplatta för att ställa in exponeringstid, förstärkning, vitbalans, etc. Genom styrplattans snapshot-knapp kan du omedelbart ta bilder och visa upplösning och annan information. Du kan också automatisera avbildningen och lagra den i databasen genom automatiskt läge, varje skanning tar mindre än 10 sekunder, valfri 3D-modelleringsfunktion

14.RGBBildsystem bestående av bildkammare (lysisolering), transportband och positionssensor, 3 kameror, ljuskälla och programvara för bildanalys med bildareal35 som standardx 35cm, brännvidd 22-27cm, LED kallvit ljuskälla (ingen värmeeffekt på växter)

15.USB-Ethernet-kamera med 2592 effektiva pixlar× 1944, bitupplösning 12 bitar, optisk kvanteffektivitet: blått ljus peak 465nm, grönt peak 540nm, rött peak 610nm; 28mm optiskt objektiv, kaliber 43,2mm, bländningsintervall 2,8-F16

16. NIRNära infraröd avbildningsenhet: avbildningsbar uppsamling av 1450-1600nm vattenabsorptionsband för att återspegla växtfukttillstånd, visar höga NIR-absorptionsvärden vid överflödig vattenförsörjning, hög NIR-reflektion vid torka tryck, NIR-falsk färgbildning kan återspegla och analysera växtfukttillstånd genom programvara

17.Högspektral bildavbildningsenhet består av fotoisolerad bildavbildningsmätkammare, automatisk öppning och stängning av dörren, transportband, PLC-styrda automatiska rörliga fokusobjektiv inklusive SWIR- och VNIR-objektiv, ljuskälla, bildanalyssystem osv., VNIR-objektivband 380nm-1000nm, bländning F / 0,2, spaltbredd 25μm, spaltlängd 18mm, ramhastighet 12-236 fps; SWIR-objektivband 900-2500nm, bländare F/0.2, spaltbredd 25μm, spaltlängd 18mm, bildhastighet 60 eller 100 fps, avbildningsområde 35 x 35cm

18.Användaren kan välja mellan SWIR-avbildning, VNIR-avbildning eller fullbandsavbildning av två objektiv med 15 sekunder för varje objektiv genom ett experimentellt program.

19.Thermal Imaging Unit: Upplösning 640 x 480 pixlar, temperaturintervall -20-120 ° C, känslighet NETD < 0,05 ° C @ 30 ° C / 50mK, noggrannhet ± 2 ° C, standardavbildningsområde upp till 35 x 35 cm, fokusavstånd 40-50 cm, vit ljuskälla, maximal ljusstyrka 500 μmol.m-2.s-1, 0-100% justerbar

20.FS-WIStort växttillväxtrum

ØLjuskälla: kallvit LED (6500K) + långröd LED (735nm), andra ljuskällor som RGB trefärgade ljuskällor kan anpassas, kan regleras 0-100%, dedikerad ljuskälla för kylning av luftflödeskanaler, kan programmeras för att simulera förändringar i dag och natt, soluppgång och solnedgång och andra förändringar i ljusmiljön i naturen och olika andra godtyckliga förändringar

ØMaximal homogen ljusstyrka: 1000 µmol (fotoner) / m².s, kan anpassas till högre ljusstyrka

ØTemperaturkontroll: 10 ° C-40 ° C (kontrolleringseffekten är relaterad till ljusstyrkan och omgivningstemperaturen, rumstemperatur upp till 30 ° C), kan anpassas till ett större temperaturområde, kan programmeras för att simulera förändringar i dags- och nattcykeln, temperaturförändringar i naturen som soluppgång och solnedgång och andra olika godtyckliga förändringar

ØRegleringsområde: 40-80% ± 7% (kontrolleringseffekten är relaterad till ljusstyrkan), programmerbar simulering av förändringar i daglig och nattlig cykel, förändringar i luftfuktighet i naturen, såsom soluppgång och solnedgång, och olika andra godtyckliga förändringar

21.Systemstyrning och analyssystem för datainsamling:

ØAnvändarvänligt grafiskt gränssnitt

ØAnvändardefinierade och redigerbara automatiska mätprotokoll

ØMySQLDatabashanteringssystem som kan hantera stora databaser med tiotals miljoner poster, stöder flera lagringsmotorer, relaterade data lagras automatiskt i olika tabeller i databasen

ØRegistreringsfunktion för växtkod: inklusive växtidentifieringskod, identifieringskod för facken etc. lagras i databasen, automatiskt extrahera automatiskt läsbar streckkod eller RFID-etikett vid mätning

ØBeröringsskärmsgränssnitt för online-visning av antal växtpallar, ljusstyrka, analys av mättillstånd och resultat etc. Enkel kontroll över alla mekaniska komponenter och bildarbetsstationer med hjälp av programvara

ØDu kan utföra alla mätningar med standardprogram, skapa anpassade arbetsprocesser med hjälp av utvecklingsverktyg eller manuellt använda LED-ljuskällor för att slå på eller stänga av, RGB-skanning, klorofluorescensbildning, vägning och vattning osv.

ØProtokoll med starttangent, avslutningstangent och paustangent

ØRörelsen av växtprover och aktiveringen av en enda avbildningsstation kan styras automatiskt enligt experimentella behov

ØRGB-digital tillväxtanalys med tre kameravinklar, inklusive tröskelanalys och färganalys

ØFör fluorescerande klorofiltbildar kan programvaran utföra en batch-analys av stängningsparametrar som innehåller genomsnittet av användarens intresseområde och pixelvärden på bilden som tas bort i bakgrunden. Analysdata lagras i databasen i form av råbilder och analysdata.

ØFör FIR-termiska avbildningar kan 16-bitars avbildningar exporteras direkt till MATLAB eller genom programvara för att generera en falsk bild av temperaturfördelningen.

Ursprung:europeiska