Система за анализ на фенотипите на растенията PlantScreen (версия за автоматично доставяне на растения)

PlantScreenСистемата за изображение на растения е разработена и произведена от чешката компания PSI.Интегрира LED растения интелигентно култивиране, автоматизирана система за контрол, анализ на измерване на хлорофлуоресцентни изображения, анализ на термични изображения на растения, анализ на близки инфрачервени изображения на растения, анализ на високия спектър на растения, автоматично управление на разпознаване на баркод, RGB истински цветни 3D изображения, автоматична система за претегляне и поливане и други напреднали технологии,Оптимизиране на голям брой растителни проби - пълен спектър от физиологични екологични и морфоструктурни изображения на разнообразни растения, от горчица, царевица до различни други растения, за измерване на фенотипни изображения с висок поток, измерване на изображения на реакция на принуждение на растенията, измерване на растежа на растенията, екотоксикологични изследвания, идентифициране на характеристики и изследвания за физиологичен и екологичен анализ на растенията и др. Автоматична доставка на растенияPlantScreenСистемата е подходяща основно за проби от растения с височина 0-40 см.

PlantScreenСистемата включва следните функции за анализ на изображенията:

1.Хлорофлуоресцентен анализ на изображението: единична площ на изображението 35x35 см, измервателните параметри на изображението включват Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Изчакайте десетки хлорофлуоресцентни параметри

2.RGBАнализ на изображението: Параметрите за измерване на изображението включват:

1)Площ на листата (Leaf Area): Useful for monitoring growth rate）

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

3)Периметър на листата (Leaf Perimeter): Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）

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

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

6)Средна ширина на листата (Medium Leaf Width Index): Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）

7)Слънчевост на листата (Slenderness of Leaves)

8)Диаметър на кръга (Circle Diameter). Diameter of a circle with the same area as the plant）

9)Област на изпъкнатия корпус (Convex Hull Area). Useful for compactness evaluation）

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

11)Интернодальни разстояния (Internodal Distances)

12)височина на растежа (growth height)

13)Максимална височина и ширина на растението в три измерения

14)Относителен темп на растеж (Relative growth rate)

15)Угъл на листата (Leaf Angle)

16)Брой листа на възли (Leaf number at nodes)

17)Други параметри като цветова сегментация за оценка на фитнеса на растенията, индекс на зелене и други

3.Високоспектрален анализ на изображението (опционално), който позволява изображение и анализ на следните параметри:

1)Нормализиран индекс на растителността (NDVI)

2)Индексът на простото съотношение (Simple Ratio Index)Equation: SR = RNIR / RRED）

3)Индекс на модифицирана абсорбция на хлорофил (MCARI1)
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）

4)Индекс на оптимизирана растителност (OSAVI)
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）

5)Индекс на зелеността (G)Equation: G = R554 / R677）

6)Индекс на модифицирана абсорбция на хлорофил в рефлектанса (MCARI)
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）

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

8)Индекс на триъгълна растителност (Triangular Vegetation Index, TVI), Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）

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

10)Просто съотношение на пигментния индекс (SRPI)Equation: SRPI = R430 / R680）

11)Нормализиран индекс на феофитинизация (NPQI)Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）

12)Индекс на фотохимично отразяване (PRI)Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）

13)Нормализиран индекс на хлорофила (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）

14)CarterИндексът на Картър (Carter Index)
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）

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

16)SIPIСтруктурно интензивен пигментен индекс (SIPI)Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）

17)Gitelson-MerzlyakИндексът Gitelson и Merzlyak, Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700）

4.Анализ на топлинни изображения (по избор): използван за анализ на изображенията на двуизмерното разпределение на топлината на растенията при светлинно излъчване, добро отопление може да позволи на растенията да понасят по-дълго време висока светлинна радиация или ниски водни условия (суша)

5.Анализ на близките инфрачервени изображения (по избор): за наблюдение и анализ на състоянието на влагата на растенията и вариациите в разпределението им между различните тъкани, растенията в добро състояние на поливане показват висока абсорбция на близкия инфрачервен спектър, докато растенията в сухо състояние показват висока отразяващост на близкия инфрачервен спектър, чрез аналитичен софтуер може да се наблюдава цялата динамика на процеса от анализа на сушата до повторното поливане и реакцията на растенията на сушата и ефективността на използването на влагата и да се образуват фалшиви изображения, които могат да бъдат проведени аналитични изследвания, свързани с морфоиндекса на растенията и индекса на

Конфигурация и принцип на работа на системата:

Цялата система се състои от автоматизирана система за транспортиране на растения, камера за адаптация на светлината, RGB изображение, FluorCamХлорофил флуоресцентна визуализация, високоспектрална визуализация, топлоизображение на растенията, близко инфрачервено изображение на растенията, автоматична система за поливане на торове и претегляне, система за идентифициране на растенията и т.н. Състава се от растения, които се адаптират към светлината в помещението, които могат да бъдат предадени от конвейерната лента до камерата за изображение за анализ на изображе Цялата система може да бъде персонализирана според реалните нужди на потребителя и да отговаря на реалните нужди на потребителя.

Технически показатели:

1.Автоматично зареждане и разтоварване на проби от растения，Идентифициране на проби за проследяване чрез баркод или RFID етикет

2.Камера за адаптация на светлината: за адаптация на светлината или културиране на растения, LED източник на светлинаИнтензивност на светлината до 1000 μmol/m².s， Без топлинен ефект, интензивност 0-100% регулируема, промяна на цикъла на светлината може да бъде зададена предварително чрез експериментална програма, може да бъде оборудвана с универсален или специален тип като камера за наблюдение на растежа на ориза и т.н., а също така може да бъде оборудвана с функция за анализ на 3D сканиране на изображения (включително XYZ 3D сканиране на изображението и софтуер)

3.Стандартен поддръжка за палети 35 × 30 см, за поставяне на растения в саксии или палети, които могат да поставят няколко малки саксии за цветя, всяка палета може да поставя 20 стандартни саксии за културиране на растения (58 мм × 58 мм × 95 мм), може да се персонализира максимален саксия L35cm × W28cm

4.Автоматичната транспортна система образува кръгов транспортен канал от камерата за адаптация на светлината до камерата за изображение, транспортната лента използва трифазен асинхронен двигател на трансмисията, 200-1000W, ширина на лентата 320 mm, натоварване 130 kg, скорост 9 м / мин.

5.Централна обработка на мобилната система за управление: CJ2M-CPU33; Цифрови входи/изходи: максимум 2560 точки; Комуникация с PLC: висококачествен компютър с 100Mb/s чрез Ethernet; OMRON MECHATROLINK-II за точно местоположение до 16 оси

6.Камера за измерване на изображения на растения: 150 см (дължина) × 150 см (ширина) × 220 см (височина), изолирана от околната светлина (изолирана от светлина), бързо автоматично отваряне и затваряне на вратата, цикъл на отваряне и затваряне по-малко от 3 секунди

7.Стандартна камера за изображение с регулируема височина от 0 до 50 см, опционално с височина от 100 см или по-висока за изследване на високи растения, стандартно фокусно разстояние от 22 до 27 см

8.RFIDРазстояние за разпознаване на четеца: 2-20 см; комуникация: RS485; Идентификатор на баркод може да чете 1D, 2D и QR код, с LED източник на светлина за лесно разпознаване при слаба светлина, RS485 комуникация

9.Клиентът персонализира F3EM2 система за светлинен екран, за да измери точно височината и ширината на растенията, за да може да влезе в задната камера за измерване на изображението с автоматично точно позициониране, диапазон от измерване 150 см, резолюция 5 мм; стандартно лазерно измерване на височината 0-50 см, точност 5 мм

10. Хлорофлуоресцентна визуализация: включително фотоизолирана камера за визуализация, автоматично отваряне и затваряне на врати, конвейер、 PLC контрол на автоматична система за фокусиране нагоре и надолу, голяма 73 × 73 см светодиодна плоча, 7-битово филтърно колело и т.н., единична област на изображение 35 × 35 см, измерване на оранжева светлина 620 nm, оранжева и бяла двойна дължина на вълната оптохимична светлина, наситена светлина е бяла, максимална светлинна интензивност 3600 μmol.m-2.s-1, резолюция на обектива 1360 × 1024 пиксела

11.Автоматично напояване и претегляне,Може да се полива и претегля едновременно пет сада за отглеждане на растения с точност ± 1 г; Прецизно поливане след претегляне, може да се използва предварително зададен процес на поливане (режим) или състояние на суша, а също така може да се използва система за доставка на хранителни вещества с количествено снабдяване с растителни хранителни вещества (като азотни торове и др.); Автоматично нулево калибриране преди претегляне и автоматично прекалибриране чрез елементи с известно тегло (например ваги); Степен на защита: IP66

12. Системата за претегляне по поръчка на клиента се състои от 4 единици за претегляне, ограничение на безопасността: 150% Ln; компенсация на температурата: -10-40 ° C, стандартен диапазон на измерване 7 кг, опционално 10 кг, 15 кг или 20 кг; Стандартната система за претегляне се използва за точно претегляне на стандартните растителни садове, максимално тегло 300 г, резолюция 1 г, точност 0,5 г, измервателните параметри включват действителното тегло, количеството напояване и др.

13. RGBИзображение: горната и страничната триизмерна изображение (3 камери), всяка камера има отделен контролен панел за настройка на времето на експозиция, печалба, баланс на бялото и т.н., чрез клавиша за снимка на контролния панел, за да направите мигновена снимка и да покажете резолюция и друга информация, също така може да се автоматизира изображението и да се съхранява в база данни чрез автоматичен режим, всяко сканиране на изображението е по-малко от 10 секунди, опционална функция за 3D моделиране

14.RGBСистемата за изображение включва камера за изображение (световна изолация), конвейер и сензор за местоположение, 3 камери, източник на светлина и софтуер за анализ на изображението със стандартна зона за изображение35x 35 см, фокусно разстояние 22-27 см, LED студен бял източник на светлина (без топлинен ефект върху растенията)

15.Стандартна USB Ethernet камера с ефективни пиксели 2592× 1944, 12-битова резолюция, квантова ефективност на светлината: пик на синята светлина 465nm, пик на зелената светлина 540nm, пик на червената светлина 610nm; 28 мм оптични обективи, калибър 43,2 мм, диапазон на диафрагмата 2,8-F16

16. NIRБлизо инфрачервено изображение: изображението може да събере 1450-1600nm абсорбционна лента, за да отрази състоянието на растителната влага, показва висока стойност на абсорбция на NIR при изобилие на вода и високо NIR отражение при суша, фалшиво цветно изображение на NIR може да отрази и анализира състоянието на растителната влага чрез софтуер

17.Високоспектралното изображение включва фотоизолирана камера за измерване на изображения, автоматично отваряне и затваряне на вратата, конвейерна лента, PLC контролирана автоматично движеща се фокусираща обектива, включително SWIR и VNIR обективи, източник на светлина, система за анализ на изображението и т.н., VNIR обективна лента 380nm-1000nm, диафрагма F / 0.2, ширина на пропуските 25 μm, дължина на пропуските 18 mm, скорост на кадрите 12-236 fps SWIR лента 900-2500nm, диафрагма F/0.2, ширина на пукнатината 25μm, дължина на пукнатината 18mm, скорост на кадра 60 или 100 fps, площ за изображение 35 x 35cm

18.Потребителите могат да изберат SWIR изображение, VNIR изображение или пълнолентово изображение на две обективи чрез експериментална програма с 15 секунди за всяка обективна изображение.

19.Единица за топлоизображение: резолюция 640 × 480 пиксела, температурен диапазон -20-120 ° C, чувствителност NETD < 0,05 ° C @ 30 ° C / 50mK, точност ± 2 ° C, стандартна площ за изображение до 35 × 35 см, фокусно разстояние 40-50 см, бял източник на светлина, максимална светлинна интензивност 500 μmol.m-2.s-1, 0-100% регулируема

20.FS-WIГоляма стая за растения

ØИзточник на светлина: студен бял LED (6500K) + далечно червен LED (735nm), други източници на светлина като RGB трицветен светлинен източник могат да бъдат персонализирани, 0-100% регулируеми, специален източник на светлина за охлаждане на въздушния поток, програмируеми за симулиране на промените в цикъла на деня и нощта, изгрев и залез на слънце и други промени в светлинната среда в природата и различни други произволни промени

ØМаксимална хомогенна светлинна интензивност: 1000 µmol (фотони) / m².s, може да се персонализира по-висока светлинна интензивност

ØТемпературен диапазон: 10 ° C-40 ° C (ефектът на контрола е свързан с интензивността на светлината и температурата на околната среда, стайната температура е до 30 ° C), може да се персонализира по-голям температурен диапазон, може да се програмира да симулира промените в цикъла на деня и нощта, изгрев и залез на слънце и други произволни промени в природата

ØДиапазон на контрол на влажността: 40-80% ± 7% (ефектът на контрола е свързан с интензивността на светлината), програмируем за симулиране на промените в цикъла на деня и нощ, промените в влажността в природата като изгрев и залез и различни други произволни промени

21.Система за контрол и анализ на събирането на данни:

ØЛесен за потребителя графичен интерфейс

ØПотребителски дефинирани и редактируеми автоматични протоколи за измерване

ØMySQLСистема за управление на бази данни, която може да обработва големи бази данни с десетки милиони записи, поддържа множество двигатели за съхранение и съответните данни се съхраняват автоматично в различни таблици в базата данни

ØФункция за регистрация на кодиране на растенията: включително идентификационен код на растението, идентификационен код на палета и т.н., съхранявани в база данни, автоматично извличане на автоматично четен баркод или RFID етикет при измерване

ØИнтерфейс с сензорен екран за онлайн показване на броя на палетите за растения, интензивността на светлината, анализа на състоянието на измерването и резултатите и т.н., лесен пълен контрол върху всички механични компоненти и работни станции за изображения чрез софтуер

ØВсички измервания могат да бъдат извършени с програма по подразбиране, създаване на персонализирани работни процеси чрез инструменти за разработване или ръчно включване или изключване на светодиодните източници, RGB сканиране, хлорофлуоресцентно изображение, претегляне и поливане и др.

ØЕксперименталните програми (протоколи) имат клавиш за старт, клавиш за край и клавиш за пауза.

ØАвтоматично управление на движението на растителни проби и активирането на единична станция за изображение според експерименталните изисквания

ØRGB дигитален анализ на растежа с 3 камерни ъгъла, включващ анализ на прага и анализ на цвета

ØЗа флуоресцентни изображения с хлорофил софтуерът може да извърши параметрен анализ на загасяването в количествени количества, като включва средните стойности на областта на интерес на потребителя и пикселите на изображението при отстраняване на фона. Анализираните данни се съхраняват в базата данни под формата на оригинални изображения и анализирани данни.

ØЗа FIR топлоизображения 16-битовите картини могат да бъдат експортирани директно в MATLAB или чрез софтуер за генериране на фалшиви изображения с разпределение на температурата.

Произход:Европа