Sistema de análise de imagens fenotípicas de plantas PlantScreen (versão de transporte automático de plantas)

PlantScreenO sistema de imagem fenotípica de plantas foi desenvolvido e produzido pela empresa checa PSI.Integrando culturas inteligentes de plantas LED, sistemas de controle automático, análise de medição de imagem de fluorescência de clorofila, análise de imagem térmica de plantas, análise de imagem de infravermelho próximo de plantas, análise de alto espectro de plantas, gerenciamento automático de reconhecimento de códigos de barras, imagem 3D de cores verdadeiras RGB, sistema automático de pesagem e rega e muitas outras tecnologias avançadas,Realize grandes amostras de plantas de forma otimizada - desde a mostarda, o milho até uma variedade de outras plantas - para medições de análise de imagens de fenótipos de plantas de alto fluxo, medições de análise de imagens de resposta à força de plantas, medições de análise de crescimento de plantas, estudos de ecotoxicologia, identificação de características e análise de fisioecologia de plantas. Edição de transporte automático de plantasPlantScreenO sistema é aplicado principalmente a amostras de plantas de 0-40 cm de altura.

PlantScreenO sistema inclui as seguintes funções de análise de imagem:

1.Análise de imagem fluorescente de clorofilo: área de imagem única 35x35cm, parâmetros de medição de imagem incluídos Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Espere dezenas de parâmetros de fluorescência de clorofila

2.RGBAnálise de imagem: Parâmetros de medição de imagem incluem:

1)Área das folhas (Leaf Area): Useful for monitoring growth rate）

2)Solidez/compactez da planta. Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant）

3)Perímetro da Folha (Leaf Perimeter): Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）

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

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

6)Índice de Largura da Folha Média (Medium Leaf Width Index): Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）

7)片细长度SOL (Esgrima das Folhas)

8)Diâmetro do círculo (Circle Diameter). Diameter of a circle with the same area as the plant）

9)Área do casco convexo (Convex hull area). Useful for compactness evaluation）

10)Coração vegetal (centroide). Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation)）

11)Distâncias Internodais (Internodal Distances)

12)Altura de Crescimento (Growth Height)

13)Altura e largura máximas da planta em 3 dimensões

14)Taxa de Crescimento Relativo (Relative Growth Rate)

15)Ángulo das folhas (Leaf Angle)

16)Número de folhas em nós (Leaf Number at Nodes)

17)Outros parâmetros, como segmentação de cores para avaliação da aptidão das plantas, índice de verdeza e outros

3.Análise de imagem de alto espectro (opcional) para imagem e análise dos seguintes parâmetros:

1)Índice de Vegetação Diferencial Normalizada (NDVI)

2)Índice de Relação Simples (Simple Ratio Index)Equation: SR = RNIR / RRED）

3)Índice de Reflexão de Absorção de Clorofila Modificada (MCARI1)
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）

4)Índice de Vegetação Ajustada ao Sólo Otimizado (OSAVI)
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）

5)Índice de Verdeza (G)Equation: G = R554 / R677）

6)Índice de Reflexão de Absorção de Clorofila Modificada (MCARI)
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）

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

8)Índice de Vegetação Triangular (TVI), Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）

9)ZMIÍndice Zarco-Tejada e Miller (ZMI)Equation: ZMI = R750 / R710）

10)Índice de Pigmento de Ratio Simple (SRPI)Equation: SRPI = R430 / R680）

11)Índice Normalizado de Faeofitonização (NPQI)Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）

12)Índice de Reflexão Fotoquímica (PRI)Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）

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

14)CarterÍndices Carter
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）

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

16)SIPIÍndice de Pigmento Estrutural Intensivo (SIPI)Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）

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

4.Análise de imagem térmica (opcional): para análise de imagem da distribuição de calor bidimensional das plantas em situações de radiação fotográfica, uma boa dissipação de calor pode permitir que as plantas suportem condições de alta radiação fotográfica ou baixa água (seca) por um longo período de tempo

5.Análise de imagem de infravermelho próximo (opcional): para observar e analisar o estado de umidade das plantas e suas variações de distribuição entre diferentes tecidos, as plantas em bom estado de rega mostram alta absorção ao espectro de infravermelho próximo, enquanto as plantas em estado seco mostram alta refletividade ao espectro de infravermelho próximo. O software de análise pode monitorar a dinâmica de todo o processo da análise, desde a força da seca até o processo de rega, e a resposta das plantas à força da seca e a eficiência do uso da umidade, e formar imagens falsas, que podem ser analisadas com o índice morfológico das plantas e o índice de fluorescência da clorofila.

Configuração do sistema e princípio de funcionamento:

O sistema completo é composto por um sistema automatizado de transporte de plantas, câmara de adaptação à luz, imagem RGB, FluorCamImagem fluorescente de clorofila, imagem de alto espectro, imagem térmica de plantas, imagem de infravermelho próximo de plantas, sistema de fertilização e pesagem de irrigação automática, sistema de identificação de plantas, etc., a adaptação à luz da planta interior pode ser transportada pela cinta transportadora para a câmara de imagem para análise de imagem, etc. O sistema completo pode ser personalizado de acordo com as necessidades reais do usuário, altamente adaptado às necessidades reais do usuário.

Indicadores técnicos:

1.Carregamento e desmontagem automáticos de amostras de plantas，Identificação de amostras de rastreamento por códigos de barras ou etiquetas RFID

2.Câmara de adaptação à luz: para adaptação à luz ou cultivo de plantas, fonte de luz LEDIntensidade luminosa até 1000 μmol/m².s， Sem efeito térmico, intensidade 0-100% ajustável, mudanças de ciclo de luz pré-definidas através de procedimentos experimentais, tipo geral ou específico opcional, como a sala de observação do crescimento do arroz, e também a função de análise de imagem de varredura 3D opcional (incluindo o sistema de imagem de varredura 3D XYZ e software)

3.Suporte de bandeja padrão de 35 x 30 cm para instalar plantas em vasos ou uma bandeja que pode colocar várias pequenas vasos de flores, cada bandeja pode colocar 20 vasos de cultivo de plantas padrão (58 mm x 58 mm x 95 mm), vasos máximos L35cm x W28cm podem ser personalizados

4.O sistema de transporte automático forma um canal de transporte circular da câmara de adaptação de luz para a câmara de imagem, a correia transportadora usa um motor asíncrono trifásico da transmissão de equipamento, 200-1000W, largura de banda de transporte 320mm, força de carga 130kg, velocidade 9m / min

5.Unidade de processamento central do sistema de controle móvel: CJ2M-CPU33; I/O digital: máximo de 2560 pontos; Comunicação PLC: PC de gama alta via Ethernet de 100Mb/s; posicionamento preciso de 16 eixos até OMRON MECHATROLINK-II

6.Câmara de medição de imagem de plantas: 150 cm (comprimento) × 150 cm (largura) × 220 cm (altura), isolada da luz ambiental, abertura rápida e fechamento automático da porta, período de abertura e fechamento inferior a 3 segundos, sistema de sensor de tela de luz de entrada da correia transportadora, identificador de código de barras e leitor RFID

7.Unidade de imagem de câmara de imagem padrão com altura ajustável de 0-50 cm, altura opcional de 100 cm ou superior para estudar plantas altas, distância focal padrão de 22-27 cm

8.RFIDDistância de reconhecimento do leitor: 2-20cm; Comunicação: RS485; O identificador de código de barras pode ler códigos 1D, 2D e QR, com fonte de luz LED para fácil reconhecimento sob luz fraca, comunicação RS485

9.Sistema de tela de luz F3EM2 personalizado pelo cliente para medir com precisão a altura e a largura da planta para o posicionamento preciso automático da câmera traseira da câmara de medição de imagem, faixa de medição de 150 cm, resolução de 5 mm; medição a laser padrão de altura de 0-50 cm, precisão de 5 mm

10. Imagem fluorescente com clorofilo: incluindo câmara de imagem fotoisolada, abertura e fechamento automáticos de portas, correia transportadora、 Sistema de foco móvel automático de controle PLC, grande placa de fonte de luz LED de 73 x 73cm, roda de filtro de 7 bits, etc., área de imagem única de 35 x 35cm, medição de luz laranja 620nm, luz fotoquímica laranja e branca de comprimento de onda duplo, flash de luz saturada em branco, intensidade máxima de luz 3600 μmol.m-2.s-1, resolução da lente 1360 x 1024 pixels

11.Irrigação e pesagem automáticas,5 vasos de plantas podem ser regados e pesados simultaneamente, com precisão de ± 1 g; rega precisa após a pesagem, pode ser preimposta pelo processo de rega (regime) ou estado de força da seca através de procedimentos experimentais (protocolo), também pode ser equipado com o sistema de abastecimento de nutrientes com a quantidade de abastecimento de nutrientes vegetais (por exemplo, fertilizantes nitrogênicos, etc.); Calibração automática zero antes da pesagem e recalibração automática com itens de peso conhecido (por exemplo, balanças); Nível de proteção: IP66

12. O sistema de pesagem personalizado do cliente é composto por 4 unidades de pesagem, limite de carga de segurança: 150% Ln; compensação de temperatura: -10-40 ° C, faixa de medição padrão de 7 kg, opcional de 10 kg, 15 kg ou 20 kg; o sistema de pesagem padrão é usado para pesar com precisão vasos de cultivo de plantas padrão, peso máximo de 300 g, resolução de 1 g, precisão de 0,5 g, parâmetros de medição incluem peso real, volume de água, etc.

13. RGBImagem: imagem tridimensional superior e lateral (3 câmeras), cada câmera tem um painel de controle independente para definir o tempo de exposição, ganho, equilíbrio de branco, etc., através do botão de captura instantânea do painel de controle para tirar fotos instantâneas e exibir a resolução e outras informações, também pode ser automaticamente imagem e armazenado no banco de dados através do modo automático, menos de 10 segundos por imagem de varredura, opção de modelagem 3D

14.RGBO sistema de imagem inclui câmara de imagem (isolamento fotográfico), cinta transportadora e sensor de posição, 3 câmeras, fonte de luz e software de análise de imagem com área de imagem padron35x 35cm, distância focal 22-27cm, fonte de luz branca fria LED (sem efeito térmico sobre as plantas)

15.Câmera USB Ethernet padrão com 2592 pixels efetivos× 1944, resolução de bits de 12 bits, eficiência quântica da luz: pico de luz azul 465nm, pico verde 540nm, pico vermelho 610nm; lente óptica de 28mm, diâmetro 43,2mm, faixa de abertura 2,8-F16

16. NIRUnidade de imagem de infravermelho próximo: captura imaginável da banda de absorção de água de 1450-1600nm para refletir a condição de umidade das plantas, exibe um alto valor de absorção NIR em situações de abastecimento abundante de água, exibe um alto reflexo NIR em situações de pressão por seca, imagem de cores falsas NIR pode refletir e analisar a condição de umidade das plantas por meio de software

17.A unidade de imagem de alto espectro inclui câmara de medição de imagem fotoisolada, abertura automática e fechamento da porta, cinta transportadora, lente de foco automático móvel controlada por PLC, incluindo lentes SWIR e VNIR, fonte de luz, sistema de análise de imagem, etc., banda de lente VNIR 380nm-1000nm, abertura F / 0.2, largura da fenda de 25μm, comprimento da fenda de 18mm, velocidade de quadro de 12-236 fps; Banda de lente SWIR 900-2500nm, abertura F/0.2, largura de fenda 25μm, comprimento de fenda 18mm, velocidade de quadro 60 ou 100 fps, área de imagem 35 x 35cm

18.O usuário pode escolher a imagem SWIR, a imagem VNIR ou a imagem de banda completa de duas lentes com um tempo de imagem de 15 segundos para cada lente através de um programa experimental.

19.Unidade de imagem térmica: resolução 640 x 480 pixels, faixa de temperatura -20-120 ° C, sensibilidade NETD < 0,05 ° C @ 30 ° C / 50mK, precisão ± 2 ° C, área de imagem padrão até 35 x 35 cm, distância focal 40-50 cm, fonte de luz branca, intensidade máxima de luz 500 μmol.m-2 .s-1, 0-100% ajustável

20.FS-WIGrande sala de crescimento de plantas

ØFonte de luz: LED branco frio (6500K) + LED vermelho distante (735nm), outras fontes de luz, como a placa de fonte de luz tricolor RGB, podem ser personalizadas, podem ser reguladas de 0 a 100%, canais de fluxo de ar de refrigeração de fonte de luz dedicada, podem ser programadas para simular mudanças no ciclo diurno e nocturno, mudanças no ambiente de luz natural, como o nascer do sol e o pôr do sol e várias outras mudanças arbitrárias

ØIntensidade de luz homogênea máxima: 1000 µmol (fotões) / m².s

ØGama de temperatura: 10 ° C-40 ° C (o efeito de controle está relacionado com a intensidade da luz e a temperatura ambiente, a temperatura ambiente é de até 30 ° C), uma gama de temperatura maior pode ser personalizada e pode ser programada para simular mudanças de ciclo diurno e nocturno, mudanças de temperatura na natureza, como o nascer do sol e o pôr do sol e várias outras mudanças arbitrárias

ØGama de controle de umidade: 40-80% ± 7% (o efeito de controle é relacionado à intensidade da luz) para simular mudanças de ciclo diurno e nocturno, mudanças de umidade na natureza, como o nascer do sol e o pôr do sol, e várias outras mudanças arbitrárias

21.Sistemas de controle e análise de dados:

ØInterface gráfica fácil de usar

ØProtocolos de medição automática definidos pelo usuário e editáveis

ØMySQLSistema de gerenciamento de banco de dados, capaz de lidar com grandes bancos de dados com dezenas de milhões de registros, suporta vários motores de armazenamento e os dados relevantes são armazenados automaticamente em diferentes tabelas no banco de dados

ØFuncionalidade de registro de código de planta: o código de identificação da planta, o código de identificação da bandeja, etc. são armazenados em um banco de dados, extraindo automaticamente códigos de barras de leitura automática ou etiquetas RFID durante a medição

ØInterface de tela táctil para exibição online do número de paletes de plantas, intensidade de luz, análise do estado e resultados da medição, etc., com fácil controle total de todos os componentes mecânicos e estações de trabalho de imagem através do software

ØTodas as medições podem ser realizadas com o programa padrão, ou você pode criar um processo de trabalho personalizado através de ferramentas de desenvolvimento, ou manualmente ativar ou desligar a fonte de luz LED, imagem de varredura RGB, imagem de fluorescência de clorofilo, pesagem e rega, etc.

ØProtocolos com teclas de início, terminação e pausa

ØControle automático do movimento de amostras de plantas e da ativação de uma única estação de imagem de acordo com as necessidades experimentais

ØAnálise de crescimento digital RGB com 3 ângulos de visão da câmera, incluindo análise de limiar e análise de cor

ØPara imagens de fluorescência de clorofilo, o software pode realizar uma análise de parâmetros de extinção em lote, incluindo a média da área de interesse do usuário e dos valores de pixel na imagem de remoção de fundo. Os dados de análise são armazenados em um banco de dados como imagens originais e dados de análise.

ØPara imagens térmicas FIR, imagens de 16 bits podem ser exportadas diretamente para o MATLAB ou para gerar imagens falsas com distribuição de temperatura através do software.

Origem:europeus