PhenoWatch系列溫室-田間表型分析系統(tǒng)
- 公司名稱 上海澤泉科技股份有限公司
- 品牌 其他品牌
- 型號(hào)
- 產(chǎn)地
- 廠商性質(zhì) 代理商
- 更新時(shí)間 2025/5/29 13:05:10
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CI-340手持式光合儀,;CI-203手持式激光葉面積儀,;CI-202葉面積儀;CI-110冠層分析儀,;CI-600根系生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)儀
產(chǎn)地類別 | 進(jìn)口 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 環(huán)保,生物產(chǎn)業(yè),農(nóng)林牧漁 |
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PhenoWatch高通量植物表型分析系統(tǒng)
基于Sensor to Plant理念設(shè)計(jì)的移動(dòng)式高精度植物表型成像系統(tǒng)
PhnoWatch高通量植物表型分析系統(tǒng),,深度集成了激光雷達(dá)、高光譜成像、紅外熱成像,、多光譜成像與RGB成像單元,,可智能化移動(dòng)至不同測(cè)量區(qū)域,按預(yù)設(shè)值自動(dòng)掃描作物,,生成含多光譜信息的三維影像,,進(jìn)行群體植物的單株識(shí)別,單株植物的莖葉分離,,精準(zhǔn)獲取植物株高,、株幅、葉長(zhǎng),、葉寬、葉傾角,、葉面積,、郁閉度、冠層透光率等表型參數(shù),,結(jié)合光譜特征進(jìn)行植被指數(shù)的計(jì)算,,及冠層溫度與生物量的統(tǒng)計(jì)分析。
1. PhenoWatch硬件系統(tǒng)
PhenoWatch高通量植物表型分析系統(tǒng)的硬件,,主要分3D中央成像單元,,溫室或田間移動(dòng)平臺(tái)。
3D中央成像單元(Sensor Box)
? 點(diǎn)云模塊:激光雷達(dá),,具有雙軸補(bǔ)償器和高度傳感器,,及角測(cè)量功能,對(duì)每次掃描進(jìn)行水平校準(zhǔn),,現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)設(shè)備補(bǔ)償,,進(jìn)行精度更高、距離更遠(yuǎn)的掃描,,獲取植物空間點(diǎn)云,,三維建模,最終實(shí)現(xiàn)植物群體參數(shù)和單株形態(tài)表型參數(shù)的提取,。
? 紅外熱成像模塊:用于機(jī)器視覺的外熱像儀,,配備了非制冷式氧化釩紅外探測(cè)器,高精度紅外熱成像CCD,,能夠生成640x480像素的熱圖象,,具有較高的圖像質(zhì)量,可視化顯示線性ROI溫度值,、溫度剖面圖,。
? 高光譜成像模塊:圖像中每一象素都記錄了其對(duì)應(yīng)樣品點(diǎn)的化學(xué)組成、質(zhì)量、顏色等信息的光譜特征,,用于對(duì)植物進(jìn)行生物量的定性與定量分析,。
? 多光譜成像模塊:以五通道(Blue、Green,、Red,、NIR、RedEdge)光譜影像為數(shù)據(jù)源,,通過(guò)影像與點(diǎn)云的匹配融合從而為三維空間點(diǎn)云賦予光譜信息,,最終實(shí)現(xiàn)三維的植被指數(shù)計(jì)算。
? RGB成像模塊:高分辨率的RGB相機(jī),,色彩影像與點(diǎn)云匹配融合,,以保障在獲取高精度三維影像的同時(shí),還原植物真實(shí)的色彩,。
移動(dòng)平臺(tái)
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)況,,移動(dòng)平臺(tái)的尺寸與結(jié)構(gòu)可以靈活設(shè)計(jì):
l 多場(chǎng)景適用,可以結(jié)合現(xiàn)有溫室結(jié)構(gòu),、植物培養(yǎng)架來(lái)設(shè)計(jì),,可以在溫室使用,也可以在野外使用,;
l 移動(dòng)平臺(tái)的尺寸訂制化程度高,,根據(jù)安裝條件靈活設(shè)計(jì),跨度可以大于10 m,,高度可以大于5 m,,導(dǎo)軌長(zhǎng)度可以大于1000 m;
l 自動(dòng)化程度高,,定義大車在導(dǎo)軌上的移動(dòng)方向?yàn)閄軸,,Sensor Box在橫梁上的移動(dòng)軸向?yàn)閅軸,Sensor Box在豎直方向的調(diào)節(jié)軸向?yàn)閆軸,,可以實(shí)現(xiàn)X,、Y、Z三軸的自動(dòng)化控制,,可以按空間坐標(biāo)定位移動(dòng),,可以按設(shè)定距離移動(dòng);
l 覆蓋區(qū)域廣,,可以大跨度設(shè)計(jì),,也可以一臺(tái)多跨設(shè)計(jì),即一臺(tái)龍門架,,可以在多壟地塊之間橫跨掃描,;
l 方式多樣,,可以門式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),天車式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,或推車式設(shè)計(jì),;
l 定位精度高,多重限位保護(hù),,安全性高,。
PhenoWatch-GF野外龍門架式植物表型成像系統(tǒng)
PhenoWatch-GH溫室天車式植物表型成像系統(tǒng)
PhenoWatch-MB溫室龍門架式植物表型成像系統(tǒng)
PhenoWatch-MB野外移動(dòng)版植物表型成像系統(tǒng)
PhenoWatch植物培養(yǎng)架版植物表型成像系統(tǒng)
2. PhenoWatch軟件系統(tǒng)
PhenoWatch系統(tǒng)采集到的作物3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)與圖像信息能夠通過(guò)PhenoWatch軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)融合與三維建模,對(duì)群體作物進(jìn)行數(shù)據(jù)提取,,獲得郁閉度,、冠層透光率、植被指數(shù)等群體參數(shù),;基于深度學(xué)習(xí)算法——Faster-RCNN模型,,識(shí)別單株作物根部位置,利用傳統(tǒng)生長(zhǎng)法完成群體分單株,,然后進(jìn)行植物的莖葉分割,,軟件內(nèi)嵌的莖葉分割方法有兩種:基于區(qū)域生長(zhǎng)法莖葉分割,基于體素法莖葉分割,。
基于生長(zhǎng)法莖葉分割是基于區(qū)域生長(zhǎng)法識(shí)別和分割單株植物的莖和不同葉片,,基于體素法莖葉分割是基于深度學(xué)習(xí)識(shí)別和分割單株植物的莖和不同葉片,,然后將不同葉片和主干生成獨(dú)立點(diǎn)云文件,,并對(duì)葉片和主干擬合表面與骨架線,進(jìn)而計(jì)算株高,、株幅,、葉長(zhǎng)、葉寬,、葉傾角和葉面積等表型參數(shù),。
PhenoWatch的軟件是一款專門針對(duì)于作物三維表型參數(shù)提取的軟件系統(tǒng),最新版本的PhenoWatch軟件集成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和深度學(xué)習(xí)算法,,極大提高了作物單株分割及莖葉分割處理的精度,。該軟件使用并行處理及GPU 加速,進(jìn)一步提升了海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的速度,。軟件具備的作物的單株分割和莖葉分割算法,,從不同尺度上滿足了作物基因型-表型研究者對(duì)作物形態(tài)參數(shù)提取的需求。此外,,我們還提供定制化的數(shù)據(jù)處理模塊的開發(fā)服務(wù),。
PhenoWatch分析軟件處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)過(guò)程:
植物骨架3D到2D投影與曲線擬合算法 植物骨架2D到3D投影與曲線擬合算法
植株骨架線分析與提取
3. 測(cè)量參數(shù)
? 群體參數(shù):
l 數(shù)字高程模型DEM:即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表達(dá)。
l 數(shù)字地表模型DSM:指包含了地表建筑物,、橋梁和植被等高度的地面高程模型,。
l 冠層高度模型CHM:從數(shù)字表面模型中減去數(shù)字高程模型即可得到冠層高度模型,。
l 郁閉度Canopy Cover:農(nóng)作物的垂直投影占大田面積的百分比。
l 冠層透光率Transmittance:即作物不同高度層片上可接收到的入射太陽(yáng)光比例,。
l 3D點(diǎn)云植被指數(shù):
3D NDVI,、3D TVI、3D RVI,、3D DVI等,。
l 2D植被指數(shù):
2D NDVI、2D TVI,、2D RVI,、2D DVI等。
l 植被指數(shù)統(tǒng)計(jì):多光譜植被指數(shù)的統(tǒng)計(jì),,如均值,、最大值、最小值等
l 植物綠色程度:自定義閾值,,反映植物綠色程度
l 熱紅外分析:圖像各像素點(diǎn)溫度,,植物冠層溫度(配熱紅外成像單元)
l 統(tǒng)計(jì)群體表型參數(shù)的報(bào)表,各植株的高度,、冠幅,、投影面積、冠高比和體積,,及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):
? 單株表型參數(shù):
l 高度 l 冠幅 l 投影面積 l 冠高比
l 體積 l 葉片數(shù)量 l 總?cè)~面積 l 葉長(zhǎng)
l 葉寬 l 葉傾角 l 葉面積 l 主干寬
l 導(dǎo)出單株表型參數(shù)報(bào)表:
4. 強(qiáng)大的可擴(kuò)展功能
系統(tǒng)可根據(jù)不同研究需要,,擴(kuò)展選配成像模塊,實(shí)現(xiàn)更多功能
可選模塊1:植物多光譜相機(jī)
400-900nm的波段范圍,,5波段,,涵蓋紅、綠,、藍(lán),、近紅外、紅邊,,可進(jìn)行NDVI等多種植被指數(shù)的計(jì)算,,滿足作物多光譜研究的應(yīng)用。
多光譜模塊可獲得葉綠素分布,、NDVI,、數(shù)字表面模型、RGB圖像
多光譜植被指數(shù)NDVI成像分析 多光譜植被指數(shù)DVI成像分析 多光譜植被指數(shù)SR成像分析
可選模塊2:紅外熱成像模塊
熱紅外成像模塊內(nèi)置非制冷式氧化釩(VoX)紅外探測(cè)器,,能夠生成640 x 480像素的熱圖像,,使熱像更加準(zhǔn)確;配有高速紅外窗口選項(xiàng),;清晰顯示50 mk的溫度差,;內(nèi)置的25°鏡頭,,帶電動(dòng)對(duì)焦和自動(dòng)對(duì)焦。分析軟件具有點(diǎn)測(cè)溫,、線測(cè)溫,、橢圓區(qū)域測(cè)溫、矩形區(qū)域測(cè)溫,,以及其溫度最值,、平均值、Delta函數(shù)統(tǒng)計(jì)功能,,同時(shí)記錄輻射率,、大氣溫度、外部光學(xué)溫度,、相對(duì)濕度等信息,,以達(dá)到獲取熱成像圖有用信息的目的。
紅外熱成像定點(diǎn)分析 紅外熱成像等溫分析
紅外熱成像數(shù)據(jù)分析
可選模塊3:高光譜成像模塊
配置高光譜成像模塊,,高光譜成像系統(tǒng)將可見光近紅外(VNIR或NIR)光譜與高分辨率成像相結(jié)合,,采用推掃式(pushbroom)成像技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)的樣品或在運(yùn)動(dòng)中對(duì)靜止的樣品進(jìn)行逐線全波段光譜采集并同步生成圖像,獲取樣品化學(xué)成分的量化數(shù)據(jù)以及空間分布等詳細(xì)信息,,圖像中每一象素都記錄了其對(duì)應(yīng)樣品點(diǎn)的化學(xué)組成,、質(zhì)量、顏色等信息的光譜特征,,用于對(duì)樣品進(jìn)行定性,、定量分析。
高光譜成像及高光譜曲線分析
高光譜-小麥葉片斑枯病監(jiān)測(cè)
5. 主要技術(shù)參數(shù):
6. 應(yīng)用案例
玉米植株群體激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果
群體內(nèi)單株玉米的識(shí)別
植株內(nèi)單個(gè)葉片的識(shí)別與測(cè)量
作物冠層覆蓋度測(cè)量分布成像
作物植被指數(shù)二維成像及數(shù)據(jù)顯示
作物植被指數(shù)三維假彩色視圖
產(chǎn)地:以色列 OLAN公司