高光譜高通量表型成像系統(tǒng)是一種集植物表型圖像采集與參數(shù)分析功能于一體的高通量平臺(tái)，專為大中型溫室條件設(shè)計(jì)。以下從系統(tǒng)構(gòu)成、功能特點(diǎn)、技術(shù)參數(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景及發(fā)展趨勢(shì)五個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹：

一、高光譜高通量表型成像系統(tǒng)構(gòu)成

主要由以下單元組成：

自動(dòng)化傳送單元：采用流水線傳送形式，將植物傳送至成像暗室進(jìn)行成像和解析，實(shí)現(xiàn)植物樣品的自動(dòng)傳送與定位。

多維傳感融合圖像成像單元：可搭載可見(jiàn)光二維、可見(jiàn)光三維、高光譜等多個(gè)成像單元，支持多場(chǎng)景、多參數(shù)的植物表型數(shù)據(jù)采集。

邊緣計(jì)算與解析單元：內(nèi)置作物解析模型算法，自動(dòng)解析植株株型、顏色、紋理等參數(shù)，支持全角度多機(jī)位圖像自動(dòng)采集與三維模型構(gòu)建。

數(shù)據(jù)管理單元：支持?jǐn)?shù)據(jù)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、傳輸與管理，采用安全傳輸模式，確保數(shù)據(jù)安全與無(wú)限擴(kuò)容。

二、高光譜高通量表型成像系統(tǒng)功能特點(diǎn)

多場(chǎng)景應(yīng)用：

適用于溫室控制條件下的植株長(zhǎng)勢(shì)、逆境響應(yīng)、病害等級(jí)分析等多種場(chǎng)景。

可對(duì)突變體進(jìn)行篩選與鑒定，記錄植物生長(zhǎng)狀態(tài)，研究高溫、高鹽、病害、蟲(chóng)害等逆境條件下植物的形態(tài)、顏色、紋理、長(zhǎng)勢(shì)、組分含量變化。

高度集成：

系統(tǒng)可集成可見(jiàn)光二維、可見(jiàn)光三維與高光譜成像單元，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、高通量的植物樣品成像。

支持配套植物樣本自動(dòng)識(shí)別碼，植株移動(dòng)到目標(biāo)位置時(shí)自動(dòng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并自動(dòng)記錄對(duì)應(yīng)設(shè)備的采集數(shù)據(jù)。

自動(dòng)傳送與數(shù)據(jù)采集：

采用全自動(dòng)傳送裝置，配備智能化圖像采集模塊，系統(tǒng)運(yùn)行全程自動(dòng)化，減少人工操作誤差。

可選配稱重模塊，在樣品傳送過(guò)程中通過(guò)高精度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)重量的測(cè)定。

自動(dòng)化參數(shù)解析與數(shù)據(jù)傳輸：

系統(tǒng)自動(dòng)內(nèi)置作物解析模型算法，根據(jù)可見(jiàn)光二維、可見(jiàn)光三維、高光譜等模塊直接自動(dòng)解析多項(xiàng)植株參數(shù)。

支持在本地搭建局域網(wǎng)絡(luò)/公網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集端PC端到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的自動(dòng)化上傳、自動(dòng)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、自動(dòng)化高效解析。

三、高光譜高通量表型成像系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

傳送系統(tǒng)：

傳送速度：13m/min（可根據(jù)需求調(diào)節(jié)）。

定位精度：≤±2mm。

電子識(shí)別：RFID，用于對(duì)每盆植物進(jìn)行識(shí)別定位。

可見(jiàn)光成像模塊：

成像傳感器：高分辨率RGB鏡頭，分辨率5120×5120，像元尺寸2.5μm×2.5μm。

成像平臺(tái)：360度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，支持多段成像、自定義高度。

照明光源：側(cè)面LED均一光源。

數(shù)據(jù)傳輸：萬(wàn)兆以太網(wǎng)。

二維單株分析時(shí)間：<5s。

三維單株重構(gòu)與解析時(shí)間：<7min。

高光譜成像模塊：

成像波長(zhǎng)范圍：400-1000nm。

照明光源：低頻閃高光質(zhì)鹵素?zé)艄庠础?/span>

像素大小：5.86μm×5.86μm。

光譜分辨率：2.5nm。

光譜帶數(shù)（波段數(shù)）：1200個(gè)波段。

圖像分辨率：1920×1920。

入射狹縫寬度：25μm。

動(dòng)態(tài)范圍：12bit。

成像高度：支持自定義高度。

數(shù)據(jù)傳輸：USB3.0/千兆以太網(wǎng)（可選）。

高光譜單株分析時(shí)間：<5s。

四、高光譜高通量表型成像系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景

高光譜高通量表型成像系統(tǒng)適用于多個(gè)研究領(lǐng)域，包括但不限于：

遺傳育種：捕捉作物的抗脅迫、病蟲(chóng)害、產(chǎn)量等特性，海量材料中篩選優(yōu)秀樣本，助力科學(xué)育種。

分子生物學(xué)：研究基因型與表型之間的關(guān)系，揭示植物生長(zhǎng)發(fā)育的分子機(jī)制。

植物生理學(xué)：監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)狀態(tài)，研究植物對(duì)逆境條件的響應(yīng)機(jī)制。

植物病理學(xué)：識(shí)別植物病害，評(píng)估病害等級(jí)，為病害防控提供科學(xué)依據(jù)。

生態(tài)學(xué)與環(huán)境科學(xué)：監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)變化，研究植物與環(huán)境之間的相互作用。

植物保護(hù)：指導(dǎo)農(nóng)藥的精準(zhǔn)施用，減少農(nóng)藥殘留，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

五、高光譜高通量表型成像系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

更高精度與效率：隨著傳感器技術(shù)的進(jìn)步，提升數(shù)據(jù)采集與處理速度，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的植物表型分析。

智能化與自動(dòng)化：結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)更智能的植物表型解析與環(huán)境適應(yīng)預(yù)測(cè)。

成本降低與普及：技術(shù)成熟與規(guī)模化生產(chǎn)推動(dòng)設(shè)備價(jià)格下降，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景，促進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智慧種植的發(fā)展。