PhenoWatch系列温室-田间表型分析系统
日期:2018-06-25 15:42:12

PhenoWatch高通量植物表型分析系统

基于Sensor to Plant理念设计的移动式高精度植物表型成像系统

        PhenoWatch高通量植物表型分析系统,深度集成了激光雷达、多光谱成像与RGB成像单元,生成含多光谱信息的三维影像,进行群体植物的单株识别,单株植物的茎叶分离,精准获取植物株高、株幅、叶长、叶宽、叶倾角和叶面积等表型参数,进行光谱特征和植被指数的计算与分析。

1. PhenoWatch硬件系统

PhenoWatch高通量植物表型分析系统的硬件,主要分3D中央成像单元,移动平台。

3D中央成像单元

Ø  点云模块:高精度激光雷达,扫描获取植物的点云数据,面向不同平台以及不同种植模式下的数据源,进行群体参数和单株形态参数计算。

Ø  多光谱模块:多光谱相机,以五通道(Blue、Green、Red、NIR、RedEdge)光谱影像为数据源,通过影像与点云的匹配融合从而为三维空间点云赋予光谱信息,最终实现三维的植被指数计算。

Ø 色彩单元:高清晰分辨率的RGB相机。色彩影像与点云匹配融合,以保障在获取高精度三维影像的同时,还原植物真实的色彩。

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             3D中央成像单元

移动平台

PhenoWatch高通量植物表型分析系统,可以根据作物的种植环境,结合温室结构、植物培养架进行安装,可以在温室或田间安装,可以门式或天车方式安装:
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                 PhenoWatch GH                                               PhenoWatch GF                                         PhenoWatch MB

2. PhenoWatch软件系统

PhenoWatch系统采集到的作物3D点云数据与图像信息能够通过PhenoWatch软件进行数据融合与三维建模,对群体作物进行数据提取,获得郁闭度、冠层透光率、植被指数等群体参数;以及进行群体作物的单株识别,茎叶分离,并提取株高、株幅、叶长、叶宽、叶倾角和叶面积等表型参数,为基因型和表型的交互作用研究提供有力支持。

PhenoWatch的软件是一款专门针对于作物三维表型参数提取的软件系统,最新版本的PhenoWatch软件集成了神经网络技术和深度学习算法,极大提高了作物单株分割及茎叶分割处理的精度。该软件使用并行处理及GPU 加速,进一步提升了海量点云数据处理的速度。软件具备的作物的单株分割和茎叶分割算法,从不同尺度上满足了作物基因型-表型研究者对作物形态参数提取的需求。此外,我们还提供定制化的数据处理模块的开发服务。
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PhenoWatch软件界面


3. 主要功能

       高精度点云、多光谱图像获取与拼接;

       植物表型研究,群体与单株表型参数自动获取;

       植被指数获取,自定义多光谱指数计算;

       图像剪裁,长度、角度、面积测算。

4. 测量参数

  群体参数:

   数字高程模型DEM:即地形表面形态的数字化表达。

   数字地表模型DSM:指包含了地表建筑物、桥梁和植被等高度的地面高程模型。

   冠层高度模型CHM:从数字表面模型中减去数字高程模型即可得到冠层高度模型。

   郁闭度Canopy Cover:农作物的垂直投影占大田面积的百分比。

   冠层透光率Transmittance:即作物不同高度层片上可接收到的入射太阳光比例。

   3D点云植被指数:3D NDVI、3D TVI、3D RVI、3D DVI等。

   2D植被指数: 2D NDVI、2D TVI、2D RVI、2D DVI等。

植被指数统计:多光谱植被指数的统计,如均值、最大值、最小值等。

植物绿色程度:自定义阈值,反映植物绿色程度。

冠层温度:植物冠层温度,及图像各像素点温度值。

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l   统计群体表型参数的报表,各植株的高度、冠幅、投影面积、冠高比和体积,及数据统计:

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 单株表型参数:

l   高度

l   冠幅

l   投影面积

l   冠高比

l   体积

l   叶片数量

l   总叶面积

l   叶长

l   叶宽

l   叶倾角

l   叶面积

l   主干宽

            l   导出单株表型参数报表:
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5. 强大的可扩展功能

系统可根据不同研究需要,扩展选配成像模块,实现更多功能

可选模块1:RGB工业相机

可获取高清晰度高准确度的工业级RGB彩色图片。

可选模块2:植物多光谱相机
400-900nm的波段范围,5波段,包括红、绿、蓝、近红外、红边,可进行NDVI等植被指数的计算。可满足作物多光谱研究应用。

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多光谱模块可获得叶绿素分布、NDVI、数字表面模型、RGB图像


可选模块3:热红外成像

      非制冷式氧化钒(VoX)红外探测器,生成16640 × 480 像素的热图像,符合GIGE VISION™标准,温度线性输出,热灵敏度:NETD < 0.05 @ +3086°F/ 50 mK

可选模块4:高光谱成像(独立单元)

       高光谱成像仪光谱范围400-1000 nm,光谱分辨率2.1nm,光谱通道数561,空间通道数900,应用于诊断作物长势、病虫害情况、土壤肥力、叶面积指数和叶绿素的估算等。
6. 主要技术参数:

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7. 产品优势

    

温室、植物培养架、田间多场景应用,定制化程度高;

       传感器便携运输,方便拆卸,可移植性强;

       点云精度高,采集速率快;

       群体分单株,单株茎叶分割;

       既可以获得群体参数,也可以获得单株表型参数;

       点云噪声处理、格式转换,可以分析任何来源点云数据;

       手机、电脑端采集软件,无线/有线高速数据下载。

8. 应用领域

    植物表型研究,作物育种研究,植物抗逆研究,田间生产检测与管理。
9. 应用实例

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温室里面自动化运行的门式结构

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手机端采集软件界面                   数据分析假彩色视图与指数显示



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