Sistema de análisis de imágenes del fenotipo vegetal de plantscreen (versión de transmisión automática vegetal)

PlantScreenEl sistema de imágenes fenotípicas vegetales fue desarrollado y producido por la empresa checa psi.Integra una serie de tecnologías avanzadas, como el cultivo inteligente de plantas led, el sistema de control automatizado, el análisis de imágenes de fluorescencia de clorofila, el análisis de imágenes térmicas de plantas, el análisis de imágenes de infrarrojo cercano de plantas, el análisis hiperespectral de plantas, la gestión automática de reconocimiento de código de barras, la imagen 3D de color real rgb, el sistema automático de pesaje y riego, etc.De manera óptima, se realiza un gran número de muestras de plantas, desde arabidopsis, maíz hasta varias otras plantas, análisis integral de imágenes fisiológicas, ecológicas y morfológicas, para la medición de análisis de imágenes fenotípicas de plantas de alto rendimiento, medición de análisis de imágenes de respuesta al estrés vegetal, medición de análisis de crecimiento vegetal, investigación de ecotoxicología, reconocimiento de rasgos y análisis fisiológico y ecológico de plantas. Versión de transmisión automática de plantasPlantScreenEl sistema es principalmente adecuado para muestras de plantas de 0 - 40 cm de altura.

PlantScreenEl sistema incluye las siguientes funciones de análisis de imágenes:

1.Análisis de imágenes de fluorescencia de clorofila: área de imagen única de 35 x 35 cm, los parámetros de medición de imágenes incluyen Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Esperar decenas de parámetros de fluorescencia de clorofila

2.RGBAnálisis de imágenes: los parámetros de medición de imágenes incluyen:

1)Área de hoja: Useful for monitoring growth rate(...)

2)Densidad / densidad de la planta (solidarity / compactness). Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant(...)

3)Perímetro de la hoja: Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)(...)

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

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

6)Índice de ancho de hoja de Medio: Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)(...)

7)Longitud fina de la hoja sol (slenderness of leaves)

8)Diámetro del círculo vegetal. Diameter of a circle with the same area as the plant(...)

9)Superficie del casco convexo (convex Hull area). Useful for compactness evaluation(...)

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

11)Distancia entre nudos

12)Altura de crecimiento (altura de crecimiento)

13)Altura máxima y anchura en tres dimensiones de la planta (máxima altura y anchura de la planta en tres dimensiones)

14)Tasa de crecimiento relativa

15)Inclinación de la hoja

16)Número de hojas en nodos

17)Otros parámetros como la clasificación cuantitativa del color para la estimación de la idoneidad de las plantas, el índice de verde (otros parámetros such as color segment para la evaluación de la Fitness de las plantas, Índice de verde y otros)

3.Análisis de imágenes hiperespectrales (opcional), que pueden captar y analizar los siguientes parámetros:

1)Índice de normalización (ndvi))

2)Índice de relación simple (Índice de relación simple,Equation: SR = RNIR / RRED(...)

3)Índice mejorado de absorción y reflexión de clorofila (mcari1),
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)](...)

4)Optimizar el índice de vegetación de ajuste del suelo (osavi)
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)(...)

5)Índice de verde (g,Equation: G = R554 / R677(...)

6)Índice mejorado de absorción y reflexión de clorofila (mcari),
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)(...)

7)Índice de coche transformado (tcari), Equation: TSARI = 3 * [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550) * (R700/ R670)](...)

8)Índice de vegetación triangular (tvi), Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)](...)

9)ZMIíndice (zarco - Tejada & Miller Index (zmi,Equation: ZMI = R750 / R710(...)

10)Índice de pigmento de relación simple (srpi),Equation: SRPI = R430 / R680(...)

11)Índice de eliminación de magnesio normalizado (npqi),Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)(...)

12)Índice de reflexión vegetal fotoquímica (pri),Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)(...)

13)Índice de clorofila normalizado (npci), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)(...)

14)CarterÍndice Carter
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760(...)

15)LichtenthalerÍndice lichtenshaler, Equation: Lic1 = (R790 - R680) / (R790 + R680); Lic2 = R440 / R690(...)

16)SIPIÍndice de Pigment estructural (sipi,Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)(...)

17)Gitelson-Merzlyakíndices (gitelson y merzlyak indices), Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700(...)

4.Análisis de imágenes térmicas (opcional): utilizado para el análisis de imágenes de la distribución bidimensional del calor de las plantas en caso de radiación óptica. una buena disipación de calor puede hacer que las plantas toleren la radiación de luz alta o las condiciones de agua baja (sequía) durante mucho tiempo.

5.Análisis de imágenes de infrarrojo cercano (opcional): se utiliza para observar y analizar el Estado hídrico de las plantas y sus variaciones de distribución entre diferentes tejidos. las plantas en buen estado de riego muestran una alta absorción del espectro de infrarrojo cercano, mientras que las plantas en estado seco muestran una alta reflexión del espectro de infrarrojo cercano. a través del software de análisis, se puede monitorear y analizar la dinámica de todo el proceso, desde el estrés seco hasta el regazo, y la respuesta de las plantas al estrés seco y la eficiencia del uso del agua, y formar imágenes falsas y coloridas, que pueden ser analizadas en relación con el índice morfológico y el índice de fluorescencia de clorofila de las plantas.

Configuración del sistema y principio de funcionamiento:

Todo el sistema está compuesto por un sistema automatizado de transmisión vegetal, una Sala de adaptación óptica, imágenes rgb, FluorCamLa imagen de fluorescencia clorofila, la imagen hiperespectral, la imagen térmica vegetal, la imagen de infrarrojo cercano vegetal, el sistema automático de riego, fertilización y pesaje, el sistema de señalización vegetal, etc. las plantas en la Sala de adaptación a la luz se pueden transmitir a la Sala de imágenes por una cinta transportadora para el análisis de imágenes, etc. Todo el sistema se puede personalizar de acuerdo con las necesidades reales de los usuarios, lo que está muy en línea con las necesidades reales de los usuarios.

Indicadores técnicos:

1.Carga y descarga automática de muestras de plantas，Seguimiento de muestras por identificación de código de barras o etiquetas RFID

2.Sala de adaptación a la luz: para adaptación a la luz o cultivo de plantas, fuente de Luz LEDLa intensidad de la luz alcanza los 1000 μmol / M².s， Sin efecto térmico, la intensidad es ajustable del 0 - 100%, se pueden preestablecer cambios en el ciclo de luz a través de programas experimentales, se pueden optar por modelos generales o especiales como la Sala de observación del crecimiento del arroz, etc., y también se puede optar por la función de análisis de imágenes de escaneo tridimensional (incluyendo el sistema de imágenes de Escaneo tridimensional XYZ y el software).

3.Estante de bandeja estándar 35 × 30 cm para colocar plantas en macetas o bandejas que pueden contener múltiples macetas pequeñas, cada bandeja puede contener 20 macetas de cultivo de plantas estándar (58 mm x 58 mm x 95 mm), macetas máximas personalizables l35cm X w28cm

4.El sistema de transmisión automática forma un canal de transmisión circular desde la Sala de adaptación óptica hasta la Sala de imágenes. la cinta transportadora utiliza un Motor asíncrono de tres fases con transmisión, 200 - 1000w, ancho de banda de transmisión de 320mm, fuerza de carga de 130 kg y velocidad de 9M / min.

5.Unidad Central de procesamiento del sistema de control móvil: cj2m - cpu33; I / o digital: hasta 2.560 puntos; Comunicación con plc: PC de alta gama de 100 MBB / s a través de ethernet; posicionamiento preciso de 16 ejes máximo omron mechatorolink - II

6.Sala de medición de imágenes vegetales: 150 cm (largo) × 150 cm (ancho) × 220cm (alto), aislada de la luz ambiente, apertura rápida y automática de la puerta de cierre, apertura de un ciclo de cierre inferior a 3 segundos, transmisión en el sistema de detección de pantalla óptica de la boca, lector de código de barras y lector RFID

7.La altura de la unidad de imagen de la Cámara de imagen estándar es ajustable de 0 - 50 cm, y se puede optar por una altura de rango de 100 cm o más para estudiar plantas altas, con un rango de distancia focal estándar de 22 - 27 cm.

8.RFIDDistancia de identificación del lector: 2 - 20cm; comunicación: rs485; El reconocedor de código de barras puede leer códigos QR de 1, 2 y 2 dimensiones, con una fuente de Luz LED para facilitar la identificación bajo luz débil, comunicación rs485

9.El cliente personaliza el sistema de pantalla óptica f3em2 para medir con precisión la altura y el ancho de la planta para que la Cámara se posicione automáticamente y con precisión después de entrar en la Sala de medición de imágenes, con un rango de medición de 150 cm y una resolución de 5 mm; el altímetro láser estándar es de 0 - 50 cm y una precisión de 5 mm.

10. Imagen de fluorescencia de clorofila: incluye Cámara de imagen de aislamiento óptico, apertura y cierre automático de puertas, cinta transportadora、 El PLC controla el sistema automático de enfoque de movimiento hacia arriba y hacia abajo, la gran placa de fuente de Luz LED de 73 × 73cm, la rueda de filtro de 7 dígitos, etc. el área de imagen de una sola amplitud es de 35 × 35cm, la luz medida es naranja 620 nm, la luz fotoquímica de doble longitud de onda naranja y blanca, la luz saturada parpadea en blanco, la intensidad máxima es de 3.600 μmol.m-2 S - 1, y la resolución de la lente es de 1.360 × 1024 píxeles.

11.Riego automático y pesaje,Se pueden regar y pesar cinco macetas de plantación de plantas al mismo tiempo, con una precisión de ± 1g; después del pesaje, se puede regar con precisión, se puede preestablecer el proceso de riego (regime) o el Estado de estrés por sequía a través de un programa experimental (protocolo), y también se puede optar por un sistema de suministro de nutrientes para suministrar cuantitativamente nutrientes vegetales con el riego (como fertilizantes nitrogenados, etc.); La calibración automática cero antes del pesaje también se puede recalibrar automáticamente a través de artículos de peso conocido (como pesas); Nivel de protección: ip66

12. El sistema de pesaje personalizado del cliente consta de cuatro unidades de pesaje, límite de carga de seguridad: 150% ln; compensación de temperatura: - 10 - 40 ° c, rango de medición estándar de 7 kg, opcional de 10 kg, 15 kg o 20 kg; el sistema de pesaje estándar se utiliza para pesar con precisión la maceta de cultivo vegetal estándar, carga máxima de 300g, resolución 1g, precisión de 0,5g, parámetros de medición incluyendo peso real, cantidad de riego, etc.

13. RGBImágenes: imágenes tridimensionales superiores y laterales (3 cámaras), cada una con un disco de control independiente para configurar el tiempo de exposición, la ganancia, el equilibrio blanco, etc., a través de la tecla de instantánea del disco de control para tomar fotos instantáneamente y mostrar información como la resolución, también se puede visualizar y almacenar automáticamente en la base de datos a través del modo automático, con un tiempo de imagen de escaneo inferior a 10 segundos cada vez, opcional con función de modelado 3D

14.RGBEl sistema de imágenes incluye una Sala de imágenes (aislamiento óptico), una cinta transportadora y un sensor de posición, tres cámaras, una fuente de luz y un software de análisis de imágenes, con un área de imagen estándar de 35.× 35 cm, rango de enfoque 22 - 27 cm, fuente de luz blanca y fría LED (sin Efecto térmico en las plantas)

15.Cámara Ethernet USB estándar, 2592 píxeles válidos× 1944, resolución de bits de 12 bits, eficiencia cuántica óptica: pico azul 465 nm, pico verde 540 nm, pico rojo 610 nm; lente óptica de 28 mm, calibre 43,2 mm, rango de apertura 2,8 - F16

16. NIRUnidad de imagen de infrarrojo cercano: se puede capturar una banda de absorción de agua de 1450 - 1600 nm para reflejar el Estado de humedad de las plantas, mostrando un alto valor de absorción de NIR en caso de suministro abundante de agua y un alto reflejo de NIR en caso de estrés por sequía. las imágenes de color falso de Nir pueden reflejar y analizar el Estado de humedad de las plantas a través de software.

17.La unidad de imagen hiperespectral incluye una Sala de medición de imágenes de aislamiento óptico, una puerta de cierre automática abierta, una cinta transportadora, una lente de enfoque de movimiento automático controlada por plc, incluyendo lentes swir y vnir, una fuente de luz, un sistema de análisis de imágenes, etc., la banda de lentes vnir es de 380 nm - 1000 nm, la apertura f / 0,2, el ancho de la brecha es de 25 micras, la longitud de la brecha es de 18 mm, y la velocidad de fotograma es de 12 - 236 fps; Banda de lente swir 900 - 2500nm, apertura f / 0,2, ancho de brecha 25 micras, longitud de brecha 18 mm, velocidad de fotogramas 60 o 100 fps, área de imagen 35 × 35 cm

18.Los usuarios pueden seleccionar imágenes swir, imágenes vnir o imágenes de banda completa de dos lentes a través de un programa experimental, cada una con un tiempo de imagen de 15 segundos.

19.Unidad de imagen térmica: Resolución 640 × 480 píxeles, rango de temperatura - 20 - 120 ° c, sensibilidad netd inferior a 0,05 ° c @ 30 ° C / 50 mk, precisión ± 2 ° c, área de imagen estándar hasta 35 × 35 cm, rango de enfoque 40 - 50 cm, fuente de luz blanca, Intensidad máxima de 500 μmol.m-2 S - 1, 0 - 100% ajustable.

20.FS-WIGran Cámara de crecimiento vegetal

Fuente de luz: LED blanco frío (6500k) + LED rojo lejano (735 nm), otras fuentes de luz como la placa de fuente de luz tricolor rgb se pueden personalizar, se puede ajustar al 0 - 100%, la fuente de luz especial refrigera el canal de flujo de aire, se puede programar para simular cambios en el ciclo diurno y nocturno, subidas y bajadas diarias y otros cambios en el medio ambiente de la luz en la naturaleza, así como varios otros cambios arbitrarios.

Intensidad máxima homogénea: 1000 μmol (photons) / mm2.s, se puede personalizar una intensidad más alta

Rango de control de temperatura: 10 ℃ - 40 ℃ (el efecto de control está relacionado con la intensidad de la luz y la temperatura ambiente, la temperatura ambiente es de hasta 30 ℃), se puede personalizar un rango de control de temperatura más grande, se puede programar para simular cambios de temperatura en la naturaleza, como cambios de ciclo diurno y nocturno, ascenso y atardecer diarios, y varios otros cambios arbitrarios.

Rango de control de humedad: 40 - 80% + 7% (el efecto de control está relacionado con la intensidad de la luz), se puede programar para simular cambios de ciclo diurno y nocturno, cambios de humedad en la naturaleza como el ascenso y la puesta del sol y otros cambios arbitrarios.

21.Sistema de control del sistema y análisis de adquisición de datos:

Interfaz gráfica fácil de usar

Programas de medición automática definidos por el usuario y editables (protocolos)

MySQLEl sistema de gestión de bases de datos, que puede procesar grandes bases de datos con decenas de millones de registros, admite una variedad de motores de almacenamiento, y los datos relacionados se almacenan automáticamente en diferentes tablas de la base de datos.

Función de registro de código vegetal: incluye el Código de identificación vegetal, el Código de identificación de la bandeja donde se encuentra, etc. almacenado en la base de datos, y se extrae automáticamente el Código de barras de lectura automática o la etiqueta RFID durante la medición.

Interfaz de operación de pantalla táctil, que muestra en línea el número de paletas de plantas, la intensidad de la luz, el análisis del Estado de medición y los resultados, etc., y controla fácilmente todos los componentes mecánicos y estaciones de trabajo de imágenes a través del software.

Todas las mediciones se pueden realizar con programas predeterminados, o se pueden crear procesos de trabajo personalizados a través de herramientas de desarrollo, o se puede operar manualmente la fuente de Luz LED para encender o apagar, imágenes de escaneo rgb, imágenes de fluorescencia de clorofila, pesaje y riego, etc.

Los programas experimentales (protocolos) tienen la tecla de inicio, la tecla de fin, la tecla de pausa

Se puede controlar automáticamente el Movimiento de muestras vegetales y la activación de una sola estación de imágenes de acuerdo con las necesidades experimentales.

Análisis de crecimiento digital RGB con 3 perspectivas de cámara, incluido el análisis de umbral y el análisis de color

Para las imágenes de fluorescencia de clorofila, el software puede realizar análisis de parámetros de enfriamiento por lotes, incluyendo el promedio de áreas de interés del usuario y valores de píxeles en las imágenes de eliminación de fondo. Los datos analizados se almacenan en la base de datos en forma de imágenes originales y datos analizados.

Para los mapas de imágenes térmicas fir, 16 mapas de bits se pueden exportar directamente a MATLAB o generar imágenes de color falso de la distribución de temperatura a través de software.

Origen:Europa