PlantScreen植物表型成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)系統(tong)

（XYZ三維(wei)移動(dong)成像版(ban)）

PlantScreen植物表型成(cheng)像(xiang)系(xi)統(tong)由(you)捷(jie)克(ke)PSI公(gong)司研(yan)制生(sheng)產(chan)，整合(he)了(le)LED植物智(zhi)能培養、自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)制系(xi)統(tong)、葉綠(lv)素熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)測(ce)量(liang)分(fen)析(xi)、植物熱成像(xiang)分(fen)析(xi)、植物近紅外(wai)成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)、植物高光譜(pu)分(fen)析(xi)、自動(dong)條碼識別管(guan)理、RGB真彩3D成(cheng)像(xiang)等(deng)多(duo)項*進技術(shu)，以*化(hua)的(de)方(fang)式(shi)實現(xian)大(da)量(liang)植物樣品——從擬南(nan)芥、玉米(mi)到(dao)各種(zhong)其(qi)它(ta)植物的(de)*生(sheng)理生(sheng)態與形(xing)態(tai)結(jie)構(gou)成(cheng)像分析(xi)，用(yong)於(yu)高(gao)通(tong)量(liang)植物表型成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)測量(liang)、植物脅迫響(xiang)應(ying)成(cheng)像分析(xi)測量(liang)、植物生(sheng)長分(fen)析(xi)測量(liang)、生(sheng)態毒(du)理學研(yan)究(jiu)、性狀識別及植物生(sheng)理生(sheng)態分析(xi)研(yan)究(jiu)等(deng)。作(zuo)為(wei)*家(jia)研(yan)制生(sheng)產(chan)植物葉綠素熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)系(xi)統(tong)的(de)廠家(jia)，PSI公(gong)司在(zai)植物表型成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)領域處(chu)於(yu)的(de)技術(shu)前列，大(da)面積(ji)葉綠(lv)素熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)功(gong)能使(shi)PlantScreen成為(wei)植物表型分(fen)析(xi)與功(gong)能成像分(fen)析(xi)的(de)*的(de)儀(yi)器設(she)備，使(shi)植物生(sheng)長、脅(xie)迫響(xiang)應(ying)等(deng)測(ce)量(liang)參(can)數(shu)達100多(duo)個(ge)。

PlantScreen系統(tong)包括如(ru)下(xia)成像(xiang)分析(xi)功(gong)能：

1. 葉綠素熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)：單幅成像面積(ji)35x35cm，成像(xiang)測量(liang)參(can)數(shu)包括Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd等(deng)幾(ji)十(shi)個(ge)葉(ye)綠素熒(ying)光(guang)參(can)數(shu)

2. RGB成像分析(xi)：成像測量(liang)參(can)數(shu)包括：

1) 葉面積(ji)（Leaf Area: Useful for monitoring growth rate）

2) 植物緊實度(du)／緊密(mi)度(du)（Solidity/Compactness. Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant）

3) 葉片周長（Leaf Perimeter: Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）

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

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

6) 葉寬(kuan)指數(shu)（Medium Leaf Width Index: Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）

7) 葉片細(xi)長度(du)SOL (Slenderness of Leaves)

8) 植物圓直(zhi)徑（Circle Diameter. Diameter of a circle with the same area as the plant）

9) 凸包面積(ji)（Convex Hull Area. Useful for compactness evaluation）

10) 植物質(zhi)心(xin)（Centroid. Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation)）

11) 節間距(ju)（Internodal Distances）

12) 生(sheng)長高(gao)度(du)（Growth Height）

13) 植物三維(wei)zui大(da)高(gao)度(du)和(he)寬(kuan)度(du)（Maximum Height and Width of Plant in 3 Dimensions）

14) 相對(dui)生(sheng)長速率（Relative growth rate）

15) 葉傾(qing)角(jiao)（Leaf Angle）

16) 節葉片數(shu)量(liang)（Leaf Number at Nodes）

17) 其它(ta)參(can)數(shu)如用(yong)於(yu)植物適(shi)合(he)度(du)估算(suan)的(de)顏色定(ding)量(liang)分(fen)級、綠度(du)指數(shu)（Other parameters such as color segmentation for plant fitness evaluation, greening index and others）

3. 高光譜成像(xiang)分(fen)析(xi)（選配(pei)），可成像(xiang)並分(fen)析(xi)如下參(can)數(shu)：

1) 歸壹化(hua)指數(shu)（Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)）

2) 簡(jian)單比(bi)值(zhi)指數(shu)（Simple Ratio Index, Equation: SR = RNIR / RRED）

3) 改進的(de)葉(ye)綠(lv)素吸(xi)收(shou)反(fan)射指數(shu)（Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index (MCARI1), ?Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）

4) *化(hua)土(tu)壤(rang)調(tiao)整植被指數(shu)（Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index (OSAVI)?, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）

5) 綠度(du)指數(shu)（Greenness Index (G), Equation: G = R554 / R677）

6) 改進的(de)葉(ye)綠(lv)素吸(xi)收(shou)反(fan)射指數(shu)（Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index (MCARI), ?Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）

7) 轉換(huan)類(lei)胡羅蔔(bu)素指數(shu)（Transformed CAR Index (TCARI)?, Equation: TSARI = 3 * [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550) * (R700/ R670)]）

8) 三角植被指數(shu)（Triangular Vegetation Index (TVI)?, ?Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）

9) ZMI指數(shu)（Zarco-Tejada & Miller Index (ZMI), Equation: ZMI = R750 / R710）

10) 簡(jian)單比(bi)值(zhi)色素指數(shu)（Simple Ratio Pigment Index (SRPI), Equation: SRPI = R430 / R680）

11) 歸壹化(hua)脫(tuo)鎂作(zuo)用(yong)指數(shu)（Normalized Phaeophytinization Index (NPQI), Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）

12) 光化(hua)學植被反(fan)射(she)指數(shu)（Photochemical Reflectance Index (PRI), Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）

13) 歸壹化(hua)葉綠(lv)素指數(shu)（Normalized Pigment Chlorophyll Index (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）

14) Carter指數(shu)（Carter Indices?, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）

15) Lichtenthaler指數(shu)（Lichtenthaler Indices?, Equation: Lic1 = (R790 - R680) / (R790 + R680); Lic2 = R440 / R690）

16) SIPI指數(shu)（Structure Intensive Pigment Index (SIPI), Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）

17) Gison－Merzlyak指數(shu) （Gison and Merzlyak Indices?, ?Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700）

4. 熱成像分析(xi)（選配(pei)）：用(yong)於(yu)成(cheng)像(xiang)分析(xi)植物在(zai)光(guang)輻(fu)射(she)情(qing)況下(xia)的(de)二(er)維(wei)發(fa)熱(re)分(fen)布(bu)，良(liang)好(hao)的(de)散(san)熱可以使(shi)植物耐(nai)受較長時(shi)間的(de)高(gao)光(guang)輻(fu)射或低水(shui)條件（幹(gan)旱(han)）

5. 近紅外(wai)成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)（選配(pei)）：用(yong)於(yu)觀(guan)測(ce)分析(xi)植物的(de)水(shui)分(fen)狀態及其在(zai)不同組(zu)織間的(de)分(fen)布(bu)變(bian)異(yi)，處於(yu)良(liang)好(hao)澆灌狀態的(de)植物表現出(chu)對(dui)近(jin)紅外(wai)光(guang)譜(pu)的(de)高(gao)吸(xi)收(shou)性(xing)，而處於幹(gan)旱(han)狀態的(de)植物則表現(xian)出(chu)對(dui)近(jin)紅外(wai)光(guang)譜(pu)的(de)高(gao)反(fan)射(she)性，通過分析(xi)軟件可以監測分(fen)析(xi)從幹(gan)旱(han)脅(xie)迫(po)到(dao)再澆(jiao)灌過程中的(de)整個(ge)過程動(dong)態及植物對(dui)幹(gan)旱(han)脅(xie)迫(po)的(de)響(xiang)應(ying)和(he)水(shui)分(fen)利(li)用(yong)效率，並形(xing)成(cheng)假彩圖(tu)像，可以與(yu)植物的(de)形(xing)態(tai)指數(shu)及葉綠素熒(ying)光(guang)指數(shu)進行(xing)相關分(fen)析(xi)研(yan)究(jiu)。

系統(tong)配(pei)置與工(gong)作(zuo)原理：

PlantScreen植物表型成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)系統(tong)XYZ三維(wei)移動(dong)成像版(ban)（PlantScreen XYZ Rototic System）基本配(pei)置包括自(zi)動(dong)化(hua)XYZ三維(wei)操(cao)作(zuo)系統(tong)、RGB成像(xiang)、FluorCam葉(ye)綠(lv)素熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)等(deng)，可選配(pei)高光譜(pu)成像、植物熱成像(xiang)、植物近紅外(wai)成(cheng)像(xiang)、植物標識系統(tong)等(deng)，成(cheng)像(xiang)系(xi)統(tong)由(you)自(zi)動(dong)化(hua)三維(wei)機(ji)械(xie)臂(bi)移動(dong)到(dao)植物上方進(jin)行(xing)成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)等(deng)

技術(shu)指標(biao)：

1. XYZ三軸機械(xie)臂(bi)可自由(you)移動(dong)至植物上方成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)，大小(xiao)可根據客(ke)戶(hu)定(ding)制，標(biao)準(zhun)配(pei)置整套系(xi)統(tong)200cm(長)x150cm(寬(kuan))x230(高)，成像掃瞄(miao)面積(ji)範圍61cm x 129cm（可選配(pei)其它(ta)大(da)型系統(tong)），植物高度(du)49cm，Z軸zui大(da)負(fu)重30kg

2. 標準配(pei)置X軸活(huo)動(dong)範圍0－101cm，精確度(du)±1mm；Y軸活(huo)動(dong)範圍0－72cm，精確度(du)±1mm；Z軸活(huo)動(dong)範圍0-49cm，精確度(du)±5mm；

3. 葉綠素熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)：鏡(jing)頭(tou)分辨率130萬像(xiang)素，單幅成像面積(ji)35x35cm，測量(liang)光(guang)橙(cheng)色618nm，橙(cheng)色和(he)白(bai)色雙(shuang)波長光(guang)化(hua)學光(guang)，飽和(he)光(guang)閃為(wei)白(bai)色，zui大光(guang)強3600μmol/m2/s,具735nm紅外(wai)光(guang)源(yuan)及八位(wei)濾波輪(lun)

4. RGB成像：高靈敏(min)度(du)成像(xiang)傳感(gan)器1/2.5”,分辨率2592x1944像素，像(xiang)素大(da)小(xiao)2.2μm，自(zi)動(dong)或手(shou)動(dong)曝(pu)光(guang)和(he)白(bai)平(ping)衡(heng)等(deng)，成像信(xin)息(xi)包括時(shi)間和(he)位(wei)置，紀錄(lu)格式(shi)為(wei)日期－月(yue)份－年(nian)度(du)－小(xiao)時(shi)－分(fen)鐘(zhong)－秒(miao)－Pos_X_Y_Z.bmp

5. RGB成像分析(xi)處理：桶(tong)形(xing)畸(ji)變(bian)校(xiao)準(zhun)功(gong)能、托盤(pan)探(tan)測(ce)與(yu)剪裁(cai)處(chu)理功(gong)能、背景(jing)減(jian)除功(gong)能

6. NIR近紅外(wai)成(cheng)像(xiang)單元(yuan)（選配(pei)）：可成像(xiang)采集(ji)1450－1600nm水吸(xi)收(shou)波段(duan)，以反(fan)映植物水分狀況，在(zai)供(gong)水充沛情(qing)況下(xia)表現出(chu)高(gao)NIR吸(xi)收(shou)值(zhi)，幹(gan)旱(han)脅(xie)迫(po)情況下(xia)則表現(xian)出(chu)高(gao)NIR反(fan)射(she)，NIR假(jia)彩色成像(xiang)可以通(tong)過軟件反(fan)映和(he)分(fen)析(xi)植物水分狀況

7. 高光譜成像(xiang)單元(yuan)（選配(pei)），1000-2500nm（SWIR）鏡(jing)頭(tou)或400-1000nm（VNIR）鏡(jing)頭(tou)，視野(ye)150x100cm

8. 熱成像單元(yuan)：分辨(bian)率640x480像素，溫(wen)度(du)範圍20－120°C，靈敏(min)度(du)NETD<0.05°C@30°C/50mK，成像面積(ji)可達150x150cm

9. 系統(tong)控(kong)制與(yu)數(shu)據采(cai)集分(fen)析(xi)系統(tong)：用(yong)戶(hu)友好(hao)的(de)圖(tu)形(xing)界(jie)面，用(yong)戶(hu)定(ding)義、可編輯(ji)自動(dong)測量(liang)程序（protocols），控(kong)制單元(yuan)有主(zhu)電(dian)源(yuan)開關、緊急(ji)關閉、XYZ三維(wei)軸(zhou)啟(qi)動(dong)開關、暫停(ting)鍵(jian)、移動(dong)鍵(jian)等(deng)，用(yong)戶(hu)名和(he)密(mi)碼保護

產(chan)地(di)：歐(ou)洲(zhou)