سیستم تجزیه و تحلیل تصویری فینوتیپ گیاهان PlantScreen (نسخه انتقال خودکار گیاهان)

PlantScreenسیستم تصویربرداری گیاهان توسط شرکت چک PSI توسعه یافته است.ادغام چند فناوری پیشرفته مانند کشت هوشمند گیاهان LED، سیستم کنترل اتوماتیک، تجزیه و تحلیل اندازه گیری تصویربرداری فلورسنت کلورولیس، تجزیه و تحلیل تصویربرداری حرارتی گیاهان، تجزیه و تحلیل تصویربرداری مادون قرمز نزدیک گیاهان، تجزیه و تحلیل طیف بالا گیاهان، مدیریت شناسایی بارکد خودکار، تصویربرداری 3D رنگی واقعی RGB، سیستم وزن و آبیاری خودکارتعداد زیادی از نمونه های گیاهی را با روش بهینه انجام دهید - طیف گسترده ای از تجزیه و تحلیل فیزیولوژیکی اکولوژیکی و موروساختاری گیاهان از خاردال جنوبی، ذرت تا انواع دیگر گیاهان، برای اندازه گیری تجزیه و تحلیل تصویربرداری فینوتیپ گیاهان با جریان بالا، اندازه گیری تجزیه و تحلیل تصویربرداری پاسخ اجباری گیاهان، اندازه گیری تجزیه و تحلیل رشد گیاهان، مطالعات اکوسومی، شناسایی ویژگی ها و تحقیقات فیزیولوژیک اکولوژیکی گیاهان. انتقال خودکار گیاهانPlantScreenاین سیستم عمدتا برای نمونه های گیاهی با ارتفاع 0-40 سانتی متر استفاده می شود.

PlantScreenاین سیستم شامل قابلیت های تجزیه و تحلیل تصویر زیر است:

1.تجزیه و تحلیل تصویربرداری فلورسنت کلورولیس: منطقه تصویربرداری تک 35x35cm، پارامترهای اندازه گیری تصویربرداری شامل Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd منتظر ده ها پارامتر فلورسنت کلورولیس باشید

2.RGBتجزیه و تحلیل تصویربرداری: پارامترهای اندازه گیری تصویربرداری عبارتند از:

1)منطقه برگ (Leaf Area): Useful for monitoring growth rate）

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

3)محیط برگ (Leaf Perimeter): Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）

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

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

6)شاخص عرض برگ متوسط (Medium Leaf Width Index): Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）

7)لاغری برگ (Slinderness of Leaves)

8)دایره قطر (Circle Diameter). Diameter of a circle with the same area as the plant）

9)منطقه بدن مخروط (Convex Hull Area). Useful for compactness evaluation）

10)مرکز گیاهی (Centroid). Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation)）

11)فاصله بین گره ها (Internodal Distances)

12)ارتفاع رشد (Growth Height)

13)حداکثر ارتفاع و عرض گیاه در سه ابعاد

14)نرخ رشد نسبی (Relative Growth Rate)

15)زاویه برگ (Leaf Angle)

16)تعداد برگ در گره ها (Leaf Number at Nodes)

17)پارامترهای دیگر مانند تقسیم رنگ برای ارزیابی تناسب اندام گیاهان، شاخص سبزی و سایر

3.تجزیه و تحلیل تصویربرداری طیف بالا (اختیاری) برای تصویربرداری و تجزیه و تحلیل پارامترهای زیر:

1)شاخص گیاهی تفاوت عادی (NDVI)

2)شاخص نسبت ساده (Simple Ratio Index)Equation: SR = RNIR / RRED）

3)شاخص انعکاس جذب کلروفیل اصلاح شده (MCARI1)
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）

4)شاخص گیاهی بهینه سازی شده خاک (OSAVI)
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）

5)شاخص سبزیت (Greenness Index)Equation: G = R554 / R677）

6)شاخص اصلاح شده جذب کلروفیل در بازتاب (MCARI)
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）

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

8)شاخص گیاهی مثلث (Triangular Vegetation Index - TVI), Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）

9)ZMIشاخص Zarco-Tejada & Miller (ZMI)Equation: ZMI = R750 / R710）

10)شاخص رنگدانه نسبت ساده (SRPI)Equation: SRPI = R430 / R680）

11)شاخص فئوفیتینیزاسیون عادی (Normalized Phaeophytinization Index – NPQI)Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）

12)شاخص انعکاس گیاهی شیمیایی (PRI)Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）

13)شاخص کلروفیل رنگدانه عادی (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）

14)Carterشاخص کارتر (Carter Index)
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）

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

16)SIPIشاخص رنگدانه های شدید ساختاری (SIPI)Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）

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

4.تجزیه و تحلیل تصویربرداری حرارتی (اختیاری): برای تجزیه و تحلیل تصویربرداری توزیع گرما دو بعدی گیاهان در شرایط تابش نوری، تخفیف گرما خوب می تواند گیاهان را در برابر تابش نوری بالا یا شرایط آب پایین (خشکسالی) برای مدت طولانی تر تحمل کند.

5.تجزیه و تحلیل تصویربرداری مادون قرمز نزدیک (اختیاری): برای مشاهده و تحلیل وضعیت رطوبت گیاهان و تغییرات توزیع آن بین بافت های مختلف، گیاهان در حالت آبیاری خوب نشان دهنده جذب بالای طیف مادون قرمز نزدیک، در حالی که گیاهان در حالت خشکسالی نشان دهنده انعکاس بالای طیف مادون قرمز نزدیک، از طریق نرم افزار تجزیه و تحلیل می تواند تمامی دینامیک فرآیند تجزیه و تحلیل را از فشار خشکسالی تا فرآیند آبیاری مجدد و پاسخ گیاهان به فشار خشکسالی و کارایی استفاده از رطوبت نظارت کند و تصاویر جعلی را تشکیل دهد، می تواند با شاخص مورفولوژی گیاهان و شا

پیکربندی سیستم و اصل کار:

مجموعه کامل از سیستم اتوماتیک انتقال گیاهان، اتاق انطباق نوری، تصویربرداری RGB، FluorCamتصویربرداری فلورسنت کلورولیس، تصویربرداری طیف بالا، تصویربرداری حرارتی گیاهان، تصویربرداری مادون قرمز نزدیک گیاهان، سیستم کود و وزن آبیاری خودکار، سیستم شناسایی گیاهان و غیره را تشکیل می دهند. گیاهان داخلی که با نور سازگار هستند می توانند از طریق نوار انتقال به اتاق تصویربرداری برای تجزیه و تحلیل تصویر و غیره منتقل شوند. کل سیستم می تواند با توجه به نیازهای واقعی کاربر سفارشی شود و بسیار متناسب با نیازهای واقعی کاربر باشد.

شاخص های فنی:

1.بارگذاری و تخلیه خودکار نمونه های گیاهی，شناسایی نمونه های ردیابی از طریق بارکد یا برچسب RFID

2.اتاق انطباق نور: برای انطباق نور یا کشت گیاهان، منبع نور LEDقدرت نور 1000 μmol/m².s， بدون اثر حرارتی، شدت 0-100٪ قابل تنظیم، می تواند تغییرات چرخه نور را از طریق برنامه های آزمایشی پیش تنظیم کند، می تواند با نوع عمومی یا اختصاصی مانند اتاق رصد رشد برنج و غیره، همچنین می تواند با قابلیت تجزیه و تحلیل تصویر سه بعدی اسکن (از جمله سیستم تصویر سه بعدی اسکن XYZ و نرم افزار)

3.قاب سینی استاندارد 35 × 30 سانتی متر، برای قرار دادن گیاهان گلدان یا سینی می تواند چندین گلدان کوچک، هر سینی می تواند 20 گلدان گیاه استاندارد (58 میلی متر × 58 میلی متر × 95 میلی متر)، می تواند حداکثر گلدان L35cm × W28cm سفارشی

4.سیستم انتقال خودکار از اتاق انطباق نوری به اتاق تصویر یک کانال انتقال حلقه ای تشکیل می دهد، کمربند انتقال با استفاده از موتور سه مرحله ای ناهمگام انتقال، 200-1000W، پهنای باند انتقال 320 میلی متر، بار 130 کیلوگرم، سرعت 9 متر در دقیقه

5.واحد پردازش مرکزی سیستم کنترل موبایل: CJ2M-CPU33 I/O دیجیتال: حداکثر 2560 نقطه ارتباطات PLC: 100Mb / s PC با اترنت؛ موقعیت دقیق OMRON MECHATROLINK-II حداکثر 16 محور

6.اتاق اندازه گیری تصویربرداری گیاهان: 150 سانتی متر (طول) × 150 سانتی متر (عرض) × 220 سانتی متر (ارتفاع) ، جدا از نور محیط (نور جدا شده) ، سریع به طور خودکار باز کردن و بستن در، دوره باز کردن و بستن کمتر از 3 ثانیه، سیستم حسگر صفحه نور ورودی کمربند، شناسه بارکد و خواننده RFID

7.ارتفاع واحد تصویر اتاق تصویر استاندارد 0-50 سانتی متر قابل تنظیم، ارتفاع 100 سانتی متر یا بالاتر برای مطالعه گیاهان بالا، فاصله تمرکزی استاندارد 22-27 سانتی متر

8.RFIDفاصله شناسایی خواننده: 2-20 سانتی متر؛ ارتباطات: RS485 شناسه بارکد می تواند یک بعدی، دو بعدی و کد QR را بخواند، با منبع نور LED برای شناسایی آسان در نور ضعیف، ارتباطات RS485

9.سیستم نمایش نوری F3EM2 سفارشی شده توسط مشتری، اندازه گیری دقیق ارتفاع و عرض گیاه برای ورود به دوربین پشت اتاق اندازه گیری تصویربرداری، محدوده اندازه گیری 150 سانتی متر، وضوح 5 میلی متر؛ اندازه گیری استاندارد لیزر 0-50 سانتی متر، دقت 5 میلی متر

10. تصویربرداری فلورسنت کلورولیس: شامل اتاق تصویربرداری جداگانه، باز کردن و بستن خودکار درب، کمربند、 PLC کنترل سیستم تمرکز خودکار بالا و پایین، صفحه بزرگ 73 × 73 سانتی متر منبع نور LED، چرخ فیلتر 7 بیتی و غیره، منطقه تصویربرداری تک 35 × 35 سانتی متر، اندازه گیری نور نارنجی 620 نانومتر، نور شیمیایی دو طول موج نارنجی و سفید، فلاش اشباع سفید، حداکثر قدرت نور 3600 μmol.m-2.s-1، وضوح لنز 1360 × 1024 پیکسل

11.آبیاری و وزن خودکارآبیاری دقیق پس از وزن، می تواند از طریق روش آزمایشی (پروتکل) فرآیند آبیاری پیش تنظیم شده (رژیم) یا خشکسالی فشار، همچنین می تواند سیستم تغذیه اختیاری با آبیاری مقدار مواد مغذی گیاهی (مانند کود نیتروژن و غیره) ؛ کالیبراسیون خودکار قبل از وزن، همچنین می تواند به طور خودکار از طریق وزن شناخته شده (مانند وزن) کالیبراسیون مجدد؛ درجه حفاظت: IP66

12. سیستم وزن سفارشی مشتری از 4 واحد وزن تشکیل شده است، محدودیت حمل ایمن: 150٪ Ln؛ جبران دما: -10-40 ° C، محدوده اندازه گیری استاندارد 7 کیلوگرم، 10 کیلوگرم، 15 کیلوگرم یا 20 کیلوگرم؛ سیستم وزن استاندارد برای وزن دقیق گلدان های گیاهی استاندارد، حداکثر وزن 300 گرم، وضوح 1 گرم، دقت 0.5 گرم، پارامترهای اندازه گیری شامل وزن واقعی، مقدار آبیاری و غیره

13. RGBتصویربرداری: تصویربرداری سه بعدی بالا و جانبی (3 دوربین) ، هر دوربین دارای صفحه کنترل مستقل برای تنظیم زمان قرار گرفتن در معرض، افزایش، تعادل سفید و غیره، از طریق کلید عکس برداری کنترل صفحه می تواند فورا عکس بگیرد و اطلاعات مانند وضوح را نمایش دهد، همچنین می تواند از طریق حالت خودکار تصویربرداری و ذخیره سازی به پایگاه داده، زمان تصویربرداری هر اسکن کمتر از 10 ثانیه، قابلیت مدل سازی سه بعدی اختیاری

14.RGBسیستم تصویربرداری شامل اتاق تصویربرداری (جداسازی نوری)، کمربند حمل و سنسور موقعیت، سه دوربین، منبع نور و نرم افزار تجزیه و تحلیل تصویربرداری با منطقه تصویربرداری استاندارد 35× 35 سانتی متر، فاصله مرکزی 22-27 سانتی متر، منبع نور سفید سرد LED (بدون اثر حرارتی بر گیاهان)

15.دوربین USB اترنت با پیکسل 2592× 1944، وضوح بیتی 12 بیتی، بهره وری کوانتومی نور: اوج نور آبی 465nm، اوج سبز 540nm، اوج قرمز 610nm؛ لنز نوری 28mm، کالیبر 43.2mm، محدوده دیافه 2.8-F16

16. NIRواحد تصویربرداری مادون قرمز نزدیک: باند جذب آب 1450-1600nm قابل تصویربرداری برای منعکس کردن وضعیت رطوبت گیاه، نشان دادن جذب NIR بالا در شرایط آب فراوان، بازتاب NIR بالا در شرایط خشکسالی، تصویربرداری رنگی جعلی NIR می تواند از طریق نرم افزار وضعیت رطوبت گیاه را منعکس و تجزیه و تحلیل کند

17.واحد تصویربرداری طیف بالا شامل اتاق اندازه گیری تصویربرداری جداسازی نوری، خودکار باز کردن و بستن در، نوار حمل کننده، کنترل PLC لنز تمرکز خودکار متحرک شامل لنز SWIR و VNIR، منبع نوری، سیستم تجزیه و تحلیل تصویربرداری و غیره، لنز VNIR باند 380nm-1000nm، دیافراگم F / 0.2، عرض شکاف 25μm، طول شکاف 18mm، سرعت فریم 12-236 fps؛ باند لنز SWIR 900-2500nm، دیافراگم F / 0.2، عرض شکاف 25μm، طول شکاف 18mm، سرعت فریم 60 یا 100 fps، منطقه تصویربرداری 35 × 35cm

18.کاربران می توانند از طریق برنامه های آزمایشی تصویربرداری SWIR، تصویربرداری VNIR یا تصویربرداری تمام باند دو لنز را انتخاب کنند که هر یک 15 ثانیه طول می کشد.

19.واحد تصویربرداری حرارتی: وضوح 640 × 480 پیکسل، محدوده دما -20-120 ° C، حساسیت NETD <0.05 ° C @ 30 ° C / 50mK، دقت ± 2 ° C، منطقه تصویربرداری استاندارد تا 35 × 35 سانتی متر، فاصله فوکوس 40-50 سانتی متر، منبع نور سفید، حداکثر قدرت نور 500 μmol.m-2.s-1، 0-100٪ قابل تنظیم

20.FS-WIاتاق بزرگ رشد گیاهان

Øمنبع نور: LED سفید سرد (6500K) + LED قرمز دور (735nm) ، سایر منابع نوری مانند صفحه سه رنگی RGB می توانند سفارشی شوند، می توانند 0-100٪ تنظیم شوند، کانال جریان هوای خنک کننده منبع نوری اختصاصی، می توانند تغییرات چرخه شب و روز، طلوع و غروب آفتاب را شبیه سازی کنند و تغییرات نوری در محیط طبیعت و سایر تغییرات خودسرانه را برنامه ریزی کنند

Øحداکثر قدرت نور همگن: 1000 μmol (فوتون) / m².s، می توانید قدرت نور بالاتر را سفارشی کنید

Øمحدوده کنترل دما: 10 ℃ -40 ℃ (اثر کنترل مربوط به قدرت نور و دمای محیط، دمای اتاق حداکثر 30 ℃) ، می تواند محدوده کنترل دمای بزرگتر را سفارشی کند، می تواند تغییرات چرخه شب و روز، طلوع و غروب آفتاب و سایر تغییرات خودسرانه را شبیه سازی کند

Øمحدوده کنترل رطوبت: 40-80٪ ± 7٪ (اثر کنترل مربوط به شدت نور) می تواند برنامه ریزی شود تا تغییرات چرخه شب و روز، تغییرات رطوبت در طبیعت مانند طلوع و غروب آفتاب و سایر تغییرات خودسرانه را شبیه سازی کند.

21.سیستم کنترل و تجزیه و تحلیل داده ها:

Øرابط گرافیکی کاربر دوستانه

Øبرنامه های اندازه گیری خودکار تعریف شده توسط کاربر (Protocols)

ØMySQLسیستم مدیریت پایگاه داده که می تواند یک پایگاه داده بزرگ با ده ها میلیون سوابق را پردازش کند، از موتورهای ذخیره سازی متعدد پشتیبانی می کند و داده های مربوطه به طور خودکار در جدول های مختلف در پایگاه داده ذخیره می شوند.

Øعملکرد ثبت کد گیاه: شامل کد شناسایی گیاه، کد شناسایی سینی و غیره در پایگاه داده ذخیره شده است، استخراج خودکار بارکد یا برچسب های RFID برای خواندن خودکار در هنگام اندازه گیری

Øرابط عملیاتی صفحه لمسی، نمایش آنلاین تعداد سینی گیاهان، شدت نور، تحلیل وضعیت اندازه گیری و نتایج و غیره، به راحتی کنترل کامل تمام قطعات مکانیکی و ایستگاه های کاری تصویربرداری از طریق نرم افزار

Øشما می توانید تمام اندازه گیری ها را با برنامه پیش فرض انجام دهید، همچنین می توانید فرآیند کاری سفارشی را از طریق ابزار توسعه ایجاد کنید، یا به صورت دستی منبع نور LED را روشن یا خاموش کنید، تصویربرداری RGB، تصویربرداری فلوروسنت کلروفلیس، وزن و آبیاری و غیره

Øپروتکل ها دارای کلید شروع، کلید پایان و کلید توقف هستند.

Øکنترل خودکار حرکت نمونه های گیاهی و فعال کردن ایستگاه تصویربرداری تک بر اساس نیازهای آزمایشی

Øتجزیه و تحلیل رشد دیجیتال RGB با 3 زاویه دید دوربین شامل تجزیه و تحلیل آستانه و تجزیه و تحلیل رنگ

Øبرای تصاویر تصویربرداری فلورسنت کلورولیس، نرم افزار تجزیه و تحلیل پارامترهای خاموش کننده را به صورت دسته ای انجام می دهد که شامل میانگین مناطق مورد علاقه کاربر و مقدار پیکسل در تصاویر حذف شده در پس زمینه است. داده های تجزیه و تحلیلی به شکل تصاویر اصلی و داده های تجزیه و تحلیلی در پایگاه داده ذخیره می شوند.

Øبرای تصاویر حرارتی FIR، تصاویر 16 بیتی می توانند مستقیماً به MATLAB صادر شوند یا تصاویر جعلی با توزیع دما را از طریق نرم افزار تولید کنند.

منشأ:اروپایی