Sistema di analisi dell'immagine fenotipica delle piante PlantScreen (versione di trasporto automatico delle piante)

PlantScreenIl sistema di imaging fenotipico vegetale è stato sviluppato e prodotto dalla società ceca PSI.Integra la coltivazione intelligente delle piante a LED, il sistema di controllo automatizzato, l'analisi della misurazione dell'immagine fluorescente della clorofila, l'analisi dell'immagine termica delle piante, l'analisi dell'immagine a infrarossi vicini delle piante, l'analisi dell'alto spettro delle piante, la gestione automatica del riconoscimento dei codici a barre, l'immagine 3D a colori RGB, il sistema automatico di pesatura e irrigazione e molte altre tecnologie avanzate.Ottimizzazione di grandi quantità di campioni di piante, dall'analisi fisioecologica e morfostrutturale completa della mustata, del mais a una varietà di altre piante, per misurazioni di analisi di imaging fenotipica di piante ad alto flusso, misurazioni di analisi di imaging di risposta alla forza di piante, misurazioni di analisi della crescita di piante, studi di ecotossicologia, riconoscimento delle caratteristiche e analisi fisioecologiche di piante, ecc. Edizione di trasporto automatico delle piantePlantScreenIl sistema è adatto principalmente per campioni di piante di altezza 0-40 cm.

PlantScreenIl sistema comprende le seguenti funzioni di analisi dell'immagine:

1.Analisi dell'immagine fluorescente clorofilica: singola area di immagine 35x35cm, parametri di misurazione dell'immagine inclusi Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Aspetta decine di parametri di fluorescenza clorofilica

2.RGBAnalisi dell'immagine: i parametri di misurazione dell'immagine includono:

1)Area delle foglie (Leaf Area): Useful for monitoring growth rate）

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

3)Perimetro delle foglie (Leaf Perimeter): Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）

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

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

6)Indice di larghezza foglia media: Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）

7)片细长度SOL (Slenderness of Leaves)

8)Circle Diameter (diametro circolare). Diameter of a circle with the same area as the plant）

9)Area dello scafo convesso (Convex hull area). Useful for compactness evaluation）

10)Centro vegetale (centroide). Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation)）

11)Distanze internodali (internodal distances)

12)Altezza di crescita (Growth Height)

13)Altezza e larghezza massime della pianta in 3 dimensioni

14)Tasso di crescita relativo (relative growth rate)

15)Angolo della foglia (Leaf Angle)

16)Numero di foglie ai nodi (Leaf Number at Nodes)

17)Altri parametri come la segmentazione del colore per la valutazione della fitness delle piante, l'indice di greening e altri

3.Analisi di imaging ad alto spettro (opzionale) per immaginare e analizzare i seguenti parametri:

1)Indice di vegetazione di differenza normalizzata (NDVI)

2)Indice di rapporto semplice (Simple Ratio Index)Equation: SR = RNIR / RRED）

3)Migliorato assorbimento della clorofilla in indice di riflessione (MCARI1).
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）

4)Indice di vegetazione ottimizzata per il suolo (OSAVI)
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）

5)Indice di verde (G)Equation: G = R554 / R677）

6)Migliorato assorbimento della clorofilla in indice di riflessione (MCARI).
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）

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

8)Indice di vegetazione triangolare (TVI), Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）

9)ZMIIndice Zarco-Tejada e Miller (ZMI)Equation: ZMI = R750 / R710）

10)Indice di Pigmento Ratio Semplice (SRPI)Equation: SRPI = R430 / R680）

11)Indice di Normalizzazione della Faeofitonizzazione (NPQI)Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）

12)Indice di riflessione fotochimica (PRI)Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）

13)Indice di clorofilla del pigmento normalizzato (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）

14)CarterIndici Carter
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）

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

16)SIPIIndice di Pigmento Strutturale Intensivo (SIPI)Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）

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

4.Analisi dell'immagine termica (opzionale): per l'analisi dell'immagine della distribuzione del calore bidimensionale delle piante in condizioni di radiazione luminosa, una buona dissipazione del calore può rendere la pianta resistente a condizioni di alta radiazione luminosa o basse acque (siccità) per lunghi periodi

5.Analisi dell'immagine a infrarossi vicini (opzionale): per l'osservazione e l'analisi dello stato dell'umidità delle piante e della loro variazione di distribuzione tra i diversi tessuti, le piante in buono stato di irrigazione mostrano un'alta assorbimento dello spettro a infrarossi vicini, mentre le piante in stato di siccità mostrano un'alta riflessività allo spettro a infrarossi vicini, attraverso il software di analisi è possibile monitorare l'intera dinamica del processo dell'analisi, dalla forza della siccità al processo di riaffiatura, e la risposta delle piante alla forza della siccità e l'efficienza dell'utilizzo dell'umidità, e formare immagini false, può essere condotto uno studio analitico correlato con l'indice morfologico della pianta e l'indice fluorescente della clorofila.

Configurazione e funzionamento del sistema:

L'intero sistema è composto da un sistema di trasporto automatico delle piante, una camera di adattamento della luce, l'immagine RGB, FluorCamL'immagine fluorescente di clorofila, l'immagine ad alto spettro, l'immagine termica delle piante, l'immagine a infrarossi vicini delle piante, il sistema di fertilizzazione e pesaggio automatico di irrigazione, il sistema di identificazione delle piante, ecc. La pianta adatta alla luce dell'interno può essere trasmessa dalla cinta trasportatrice alla camera per l'analisi dell'immagine, ecc. L'intero sistema può essere personalizzato in base alle esigenze reali dell'utente, altamente adatto alle esigenze reali dell'utente.

Indicatori tecnici:

1.Caricare e scaricare automaticamente campioni di piante，Identificazione dei campioni di tracciamento tramite codici a barre o etichette RFID

2.Camera di adattamento della luce: per l'adattamento della luce o la coltura di piante, sorgente di luce a LEDIntensità luminosa fino a 1000 μmol/m².s， Senza effetto termico, intensità 0-100% regolabile, variazione del ciclo di luce può essere impostata tramite il programma sperimentale, tipo generico o specifico opzionale come la camera di osservazione della crescita del riso, ecc. Possibilità di analisi dell'immagine di scansione 3D opzionale (incluso il sistema di scansione 3D XYZ e il software)

3.Supporto vassoio standard 35 x 30cm per piante in vaso o vassoio per più piccoli vassoi, ciascun vassoio può contenere 20 vassoi per piante standard (58mm x 58mm x 95mm), vassoio massimo personalizzabile L35cm x W28cm

4.Il sistema di trasporto automatico forma un canale di trasporto anello dalla camera di adattamento della luce alla camera di imaging, il nastro trasportatore utilizza un motore asincrono trifase della trasmissione, 200-1000W, larghezza di banda di trasporto 320mm, forza di carico 130kg, velocità 9m / min

5.Unità di elaborazione centrale del sistema di controllo mobile: CJ2M-CPU33; I/O digitali: massimo 2560 punti; Comunicazione PLC: PC di fascia alta tramite Ethernet 100Mb/s; posizionamento preciso OMRON MECHATROLINK-II fino a 16 assi

6.Camera di misura per immagini vegetali: 150 cm (lunghezza) × 150 cm (larghezza) × 220 cm (altezza), isolata dalla luce ambientale, apertura rapida e chiusura automatica della porta con cicli di apertura e chiusura inferiori a 3 secondi, sistema di rilevamento della schermata luminosa della porta trasportatrice, identificatore di codice a barre e lettore RFID

7.Unità di imaging camera standard con altezza regolabile da 0 a 50 cm, altezza opzionale da 100 cm o superiore per studiare piante alte, distanza focale standard da 22 a 27 cm

8.RFIDDistanza di riconoscimento del lettore: 2-20 cm; comunicazione: RS485; L'identificatore di codice a barre può leggere codici QR 1D, 2D e con sorgente luminosa a LED per il riconoscimento in condizioni di luce debole, comunicazione RS485

9.Sistema di schermo luminoso F3EM2 personalizzato dal cliente per misurare con precisione l'altezza e la larghezza della pianta per il posizionamento accurato automatico della telecamera posteriore della camera di misura dell'immagine, raggio di misura 150 cm, risoluzione 5 mm; misurazione laser standard di 0-50 cm, precisione 5 mm

10. Fluorescenza clorofilica: camera fotoisolata inclusa, apertura e chiusura automatica delle porte, nastro trasportatore、 Sistema di messa a fuoco automatico a controllo PLC, grande scheda LED 73 x 73 cm, ruota a filtro a 7 bit, ecc., Area di immagine singola 35 x 35 cm, misurazione della luce arancione 620 nm, luce fotochimica a doppia lunghezza d'onda arancione e bianca, lampeggio saturo bianco, intensità luminosa massima 3600 μmol.m-2.s-1, risoluzione obiettivo 1360 x 1024 pixel

11.Irrigazione e pesatura automatica,Possono essere irrigazi e pesati contemporaneamente 5 vasi per piante, con una precisione di ± 1 g; l'irrigazione precisa dopo la pesatura può essere impostata per il processo di irrigazione (regime) o lo stato di forza della siccità tramite procedure sperimentali (protocollo), e il sistema di alimentazione nutritiva opzionale può essere fornito con l'irrigazione quantitativa di nutrienti vegetali (come fertilizzanti azotati, ecc.); Zero calibrazione automatica prima della pesatura e ricalibrazione automatica tramite oggetti di peso noto (ad esempio pesi); Grado di protezione: IP66

12. Il sistema di pesatura personalizzato del cliente è costituito da 4 unità di pesatura, limite di carico di sicurezza: 150% Ln; compensazione della temperatura: -10-40 ° C, gamma di misura standard di 7 kg, opzionale di 10 kg, 15 kg o 20 kg; sistema di pesatura standard per pesare con precisione i vasi di coltura di piante standard, peso massimo di 300 g, risoluzione di 1 g, precisione di 0,5 g, parametri di misura includono peso effettivo, quantità di irrigazione ecc.

13. RGBImmagine: immagine tridimensionale superiore e laterale (3 fotocamere), ciascuna fotocamera ha un pannello di controllo indipendente per impostare il tempo di esposizione, il guadagno, il bilanciamento del bianco, ecc. Con il tasto snapshot del pannello di controllo è possibile scattare istantaneamente foto e visualizzare informazioni come la risoluzione, è anche possibile visualizzare automaticamente e memorizzare nel database attraverso la modalità automatica, ogni scansione dura meno di 10 secondi, funzione di modellazione 3D opzionale

14.RGBIl sistema di imaging comprende camera di imaging (isolamento ottico), nastro trasportatore e sensore di posizione, 3 telecamere, sorgente luminosa e software di analisi dell'immagine con area di imaging35 standardx 35 cm, distanza focale 22-27 cm, sorgente di luce bianca fredda a LED (senza effetto termico sulle piante)

15.Camera USB Ethernet standard con 2592 pixel effettivix 1944, risoluzione bit 12 bit, efficienza quantistica della luce: picco di luce blu 465nm, picco verde 540nm, picco rosso 610nm; obiettivo ottico 28mm, calibro 43,2mm, gamma di apertura 2,8-F16

16. NIRUnità di imaging a infrarossi vicini: acquisizione immaginabile della banda di assorbimento dell'acqua 1450-1600nm per riflettere lo stato dell'umidità delle piante, mostrando elevati valori di assorbimento NIR in condizioni di abbondante approvvigionamento d'acqua, alta riflessione NIR in condizioni di sforzo sicco, imaging a colori falsi NIR può riflettere e analizzare lo stato dell'umidità delle piante tramite software

17.L'unità di imaging ad alto spettro comprende camera di misura di imaging fotoisolata, porta aperta e chiusa automaticamente, nastro trasportatore, obiettivo a messa a fuoco automatica a controllo PLC, tra cui obiettivi SWIR e VNIR, sorgente di luce, sistema di analisi dell'immagine, ecc. Banda dell'obiettivo VNIR 380nm-1000nm, apertura F / 0.2, larghezza della fensura 25 μm, lunghezza della fensura 18 mm, velocità di fotogramma 12-236 fps; Banda dell'obiettivo SWIR 900-2500nm, apertura F/0.2, larghezza della fensura 25μm, lunghezza della fensura 18mm, velocità fotogramma 60 o 100 fps, area imaging 35 x 35cm

18.L'utente può scegliere tra SWIR, VNIR o due obiettivi a banda completa con un tempo di 15 secondi ciascuno.

19.Unità di imaging termica: risoluzione 640 x 480 pixel, intervallo di temperatura -20-120 ° C, sensibilità NETD < 0,05 ° C @ 30 ° C / 50mK, precisione ± 2 ° C, area di imaging standard fino a 35 x 35 cm, distanza focale 40-50 cm, sorgente di luce bianca, intensità luminosa massima 500 μmol.m-2.s-1, 0-100% regolabile

20.FS-WIGrande camera di crescita delle piante

ØFonte di luce: LED bianco freddo (6500K) + LED rosso lontano (735nm), altre fonti di luce come la scheda di sorgente di luce tricolore RGB possono essere personalizzate, regolabile 0-100%, canale di flusso di aria di raffreddamento della sorgente di luce dedicata, programmabile per simulare i cambiamenti del ciclo diurno e notturno, i cambiamenti dell'ambiente luminoso naturale come l'alba e il tramonto e vari altri cambiamenti arbitrari

ØIntensità luminosa massima omogenea: 1000 µmol (fotoni) / m².s

ØIntervalo di temperatura: 10 ° C-40 ° C (l'effetto di controllo è legato alla luce e alla temperatura ambiente, fino a 30 ° C), può essere personalizzato un intervallo di temperatura più ampio, può essere programmato per simulare i cambiamenti di ciclo diurno e notturno, l'alba e il tramonto e altri cambiamenti di temperatura in natura e vari altri cambiamenti arbitrari

ØGamma di controllo dell'umidità: 40-80% ± 7% (effetto di controllo legato all'intensità della luce), programmabile per simulare i cambiamenti del ciclo diurno e notturno, i cambiamenti dell'umidità nel mondo naturale come l'alba e il tramonto e vari altri cambiamenti arbitrari

21.Sistemi di controllo e analisi di acquisizione dati:

ØInterfaccia grafica facile da usare

ØProtocolli di misurazione automatici modificabili e definiti dall'utente

ØMySQLSistema di gestione del database in grado di gestire grandi database con decine di milioni di record, supporta più motori di archiviazione e i dati correlati vengono archiviati automaticamente in diverse tabelle nel database

ØFunzione di registrazione del codice della pianta: incluso il codice di identificazione della pianta, il codice di identificazione del vassoio, ecc. memorizzato nel database, estrazione automatica del codice a barre di lettura automatica o etichetta RFID durante la misurazione

ØL'interfaccia touch screen consente di visualizzare online il numero di vassoi per piante, l'intensità della luce, l'analisi dello stato e dei risultati delle misurazioni, ecc., consente di controllare facilmente tutti i componenti meccanici e le stazioni di lavoro di imaging

ØPossibilità di eseguire tutte le misurazioni con il programma predefinito, creazione di processi di lavoro personalizzati tramite gli strumenti di sviluppo o manuale di accensione o spegnimento della sorgente LED, scansione RGB, fluorescenza clorofilica, pesatura e irrigazione, ecc.

ØProtocolli con tasti di inizio, terminazione e pausa

ØControllo automatico del movimento dei campioni di pianta e dell'attivazione di una singola stazione di imaging in base alle esigenze sperimentali

ØAnalisi della crescita digitale RGB con 3 angoli di visione della fotocamera, con analisi delle soglie e analisi del colore

ØPer le immagini a fluorescenza clorofilica, il software consente di effettuare un'analisi parametrica di estinzione in batch che include la media dell'area di interesse dell'utente e dei valori dei pixel sull'immagine rimossa dallo sfondo. I dati analitici vengono archiviati nel database sotto forma di immagini originali e dati analitici.

ØPer le immagini termografiche FIR, le immagini a 16 bit possono essere esportate direttamente in MATLAB o per generare immagini a colori con distribuzione della temperatura tramite software.

Origine:Europa