根系動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)和顯微成像系統(tǒng)

Dynamic monitoring system and microscopic imaging  for Root growth

1、用途：

定時(shí)自動(dòng)成像霧培、水培,、瓊脂培養(yǎng)基培,、土培、沙培的盆栽農(nóng)作物根系,，并動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)其根系生長(zhǎng)速度,，動(dòng)態(tài)跟蹤根系細(xì)微結(jié)構(gòu)、根尖數(shù)和根毛變化,，以及根尖病變情況,，宏觀動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析不同時(shí)刻點(diǎn)根系的整體發(fā)展變化，還可分析洗凈根系情況,，獲得根系生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),，以便科學(xué)客觀地評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)質(zhì)量相應(yīng)關(guān)鍵因素，如分析：光照,、水肥,、溫濕度環(huán)境對(duì)生長(zhǎng)與抗逆性的影響。

2,、系統(tǒng)組成：

4組自動(dòng)對(duì)焦800萬像素多關(guān)節(jié)的大景深拍攝儀+背光套件+透明培養(yǎng)扁盒,，1個(gè)條碼掃碼槍+1組10個(gè)的瓊脂培養(yǎng)透明扁盒，1臺(tái)光學(xué)分辨率4800×9600,、A4加長(zhǎng)的雙光源彩色掃描儀,，連續(xù)變焦單筒體視測(cè)量顯微鏡+500萬像素顯微相機(jī)、手動(dòng)X-Y移動(dòng)顯微平臺(tái)+上下光源,，根系動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)分析軟件和電腦（酷睿i5 8400以上 CPU /8G內(nèi)存/500G硬盤/1G顯存/ 19.5”彩顯/無線網(wǎng)卡）,。

3、 主要性能指標(biāo)：

1）多關(guān)節(jié)的大景深拍攝儀+背光成像套件可在植物側(cè)面等位置上拍照成像,。可調(diào)設(shè)定0.5-48小時(shí)間隔拍照來自動(dòng)成像根系（標(biāo)配4套動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)拍照成像硬件,，含4個(gè)寬240mm x高380mm的透明培養(yǎng)扁盒。監(jiān)控電腦1分鐘內(nèi)可全自動(dòng)拍完照另做他用,。若需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)10個(gè)視野的作物植株,，需配10套拍照成像組件）。也可用單套成像硬件,，通過換盆掃碼拍照或手動(dòng)拍照來不限數(shù)量地成像對(duì)應(yīng)編號(hào)的盆栽根系（標(biāo)配1組10個(gè)的內(nèi)空尺寸寬205mm x高305mm x厚5mm可做左右對(duì)比的瓊脂培養(yǎng)基透明扁盒,，以便用掃描儀獲取細(xì)微至0.2mm直徑的瓊脂培養(yǎng)原位根系圖像）。系統(tǒng)能自動(dòng)生成根系的整體發(fā)展變化和生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),，動(dòng)態(tài)圖示標(biāo)記活體根系每天的新生長(zhǎng)量和統(tǒng)計(jì)其對(duì)應(yīng)的新生長(zhǎng)根量,，包括不同深度位置上的根量變化。系統(tǒng)具備對(duì)根系生長(zhǎng)異常的預(yù)警機(jī)制,。

2）可按被監(jiān)控根系分塊區(qū)域圖像顯示根量隨時(shí)間變化的密度熱力圖,，各部位的變化精細(xì)度可由分塊監(jiān)控大小來自定義控制,。根系軟件能自動(dòng)生成根系生長(zhǎng)的視頻，以便按時(shí)間節(jié)點(diǎn)來回溯查看,。

3）可對(duì)原位土培根系圖像進(jìn)行交互引導(dǎo)分析,、鎖定編輯根系路徑、修正根系的長(zhǎng)短,、粗細(xì),、位置等。具有鼠標(biāo)編輯點(diǎn)的跟隨放大鏡,。能自動(dòng)拼接多張?jiān)桓祱D,。

4）可做洗凈根系分析：1)根總長(zhǎng)；2)根平均直徑,；3)根總面積,；4)根總體積；5)根尖計(jì)數(shù),；6)分叉計(jì)數(shù),；7)交疊計(jì)數(shù)；8)根直徑等級(jí)分布參數(shù),；9)根尖段長(zhǎng)分布,，10)可不等間距地自定義分段直徑，自動(dòng)測(cè)量各直徑段長(zhǎng)度,、投影面積,、表面積、體積 等,，及其分布參數(shù),；11)能進(jìn)行根系的顏色分析，確定出根系存活數(shù)量,，輸出不同顏色根系的直徑,、長(zhǎng)度、投影面積,、表面積,、體積。12)能進(jìn)行根系的拓?fù)浞治?，自?dòng)確定根的連接數(shù),、關(guān)系角等，還能單獨(dú)地自動(dòng)分析主根或任意一支側(cè)根的長(zhǎng)度和分叉數(shù)等,，可單獨(dú)顯示標(biāo)記根系的任意直徑段相應(yīng)各參數(shù)（分檔數(shù),、檔直徑范圍任意可改，可不等間距地自定義）,，并能進(jìn)行根的分叉裁剪,、合并,、連接等修正，修正操作能回退,，以快速獲得*正確的結(jié)果,。13)能用盒維數(shù)法自動(dòng)測(cè)根系分形維數(shù),?？煞治龈鼍w積在根系中的占比，以客觀確定根瘤菌體貢獻(xiàn)量,。14)大批量的全自動(dòng)根系分析,，對(duì)各分析結(jié)果圖可編輯修正。15)能做根系生物量分布的大批量自動(dòng)化估算,。16)能自動(dòng)測(cè)量油菜,、大豆等果莢的果柄、果身,、果喙部分的粗細(xì),、長(zhǎng)、弧長(zhǎng),、玄高等參數(shù),。能自動(dòng)測(cè)量各種粒的芒長(zhǎng)。17)能測(cè)各類針葉的葉面積,、長(zhǎng)度,、粗細(xì)。18)各分析圖像,、分布圖,、結(jié)果數(shù)據(jù)可保存，分析結(jié)果輸出至Excel表,，可輸出分析標(biāo)記圖,。

5）可單筒體視顯微鏡500萬像素彩色成像（可放大270倍），能自動(dòng)拼接多張顯微根系圖,，可分辨小至0.01mm的根毛,，方便觀察根際細(xì)微結(jié)構(gòu)、根尖數(shù)和根毛變化,，以及根尖病變情況,；手動(dòng)X-Y移動(dòng)顯微平臺(tái)可二維掃描微觀根系，獲得超高分辨率的大幅面根系圖像,。

根系動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)和顯微成像系統(tǒng)