PhenoTron-SR植物表型成像分析系统

Plant Phenotyping from Shoots to Roots

PhenoTron-SR植物表型成像分析系统可同时对作物根系及苗、作物冠层进行表型成像分析。系统由主机系统和光谱成像系统组成：主机系统包括系统平台（主机箱）、控制单元、样品托、数据处理服务器等组成；光谱成像系统由光谱成像单元（包括成像传感器、光源、云台等）和自动扫描轴组成。其主要技术特点如下：

1) Phenotyping from shoot to root: 可对植物地上部分（shoot）和地下根系（特制RhizoTron植物根系观测培养盒RhizoBox）进行表型性状成像分析

2) 标配为60度倾斜自动扫描成像，同时对RhizoBox根系和幼苗进行高光谱成像分析和RGB成像分析，可选配其它角度如45度、70度和90度（垂直扫描成像）

3) 可选配顶部冠层RGB成像分析、红外热成像分析、高光谱成像分析、叶绿素荧光成像分析（可选配适于正常培养盆的样品托）

4) 可选配iPOT数字化植物培养盆或RhizoBox根系培养盒，持续监测土壤水分温度、重量、植物生长、光合效率、PI（performance Index）、茎流等生理生态指标，可自动采集土壤渗漏水并进行土壤营养盐分析

5) 模块式结构，具备强大的系统扩展功能，系统平台自动万向脚轮，方便移动

6) 可远程控制、自动运行数据采集存储等功能

自左至右依次为：系统透视图、系统内部结构图（包括侧面倾斜自动扫描轴、RhizoBox、顶部成像传感器等）、棉花根系RGB成像、棉花根系高光谱成像分析（900-1700nm）

技术指标：

1) 控制单元为嵌入式操作系统，全中文触控屏，方便系统调试、试运行等

2) 用户可通过PC端全中文GUI软件实现远程操控相机及平台

3) 支持组合命令：可设置10条命令，实现无人值守工作

4) 串口通信和TCP/IP协议，实现与单片机的通信控制和远程通信协议

5) 标配自动扫描轴60度倾斜，可防止倾斜根系培养盒的土壤扰动影响

6) 自动扫描轴推扫速度与精度：1-90mm/s可调，移动精度1mm

7) 有效扫描范围：标配120cm

8) 样品托：标配RhizoBox根盒40cm宽（宽度可调，40cm为标配*宽度）、*高度可达100cm，可选配其它规格

9) 样品托盘适配于单个大培养盆或多个小培养盆，可根据客户需求定制

10) VNIR高光谱成像：

a) 波段范围：400-1000nm

b) 波段数：224通道

c) 光谱分辨率：FWHM 5.5nm

d) 空间分辨率：不低于1024x1024

e) 信噪比600:1

f) 分析参数：可成像测量分析作物生化、生理指标如叶绿素含量、花青素含量、胡萝卜素含量、光利用效率、健康指数、覆盖度、胁迫等20多个参数

11) SWIR近红外高光谱成像：

a) 波段范围：900-1700nm

b) 波段数：224通道

c) 光谱分辨率：FWHM 8nm

d) 空间分辨率：不低于640x640nm

e) 信噪比：1000:1

f) 分析参数：可成像测量分析NDNI归一化N指数、NDWI归一化水指数、MSI水分胁迫指数等

12) 红外热成像（选配）：

a) 分辨率：640x512像素

b) 测量温度范围：-25°C－150°C

c) 灵敏度：0.03°C（30mK）@30°C

d) 光谱范围：7.5－13.5μm

e) 传感器：非制冷红外焦平面感应器，已多点校准（具校准证书）

f) 1-14倍数码变焦

g) 软件具备调色板（自然、彩虹、灰度、梯度等14种颜色组合）、差值技术、温度范围设置（以改变颜色分布或突出选择范围等）、等温线模式、选区分析（点、线、多边形等）、温度扫描（显示所选线的温度分布曲线等）、剖面温度、时间图等；可显示图片信息；具备报告模式等；可进行控制设置

13) RGB彩色成像：高分辨率 RGB 成像，分辨率达 18MPixels，10 倍光学变焦，可选配其它分辨率镜头，配备专业植物根系和shoots分析软件

14) 叶绿素荧光成像单元（选配）：

a) 专业高灵敏度叶绿素荧光成像CCD，帧频50fps，分辨率720x560像素，像素大小8.6x8.3µm

b) 光化学光*1000µmol.m^-2. s^-1可调，饱和脉冲3900µmol.m^-2. s^-1

c) 可自动运行Fv/Fm、Kautsky诱导效应、荧光淬灭分析、光响应曲线等protocols

d) 50多个叶绿素荧光自动测量分析参数，包括：Fv/Fm、Fv’/Fm’、Y(II)、NPQ、qN、qP、Rfd、ETR等，自动形成叶绿素荧光参数图

e) 自动同步显示叶绿素荧光参数及参数图、叶绿素荧光动态曲线、叶绿素荧光参数频率直方图

15) 可选配空气温湿度、光照及顶部激光测距模块

16) 系统平台规格：标配约120cm x 60cm x160cm（长x宽x高）、重量约50kg

左图为顶部冠层高光谱成像（NDVI），右图为根系成像提取（易科泰生态技术公司Ecolab实验室提供）