RhizoTron®根系表型高光谱成像分析系统

    RhizoTron®根系表型高光谱成像分析系统可对生长于RhizoBox根盒（带根窗）的作物根系进行高光谱成像分析和UV激发生物荧光成像分析（选配），可选配Thermo-RGB成像分析及冠层表型成像分析。系统由主机系统和光谱成像系统组成：主机系统包括系统平台（主机箱）、控制单元、样品托、数据处理服务器等组成；光谱成像系统由光谱成像单元（包括成像传感器、光源、云台等）和自动扫描轴组成。其主要技术特点如下：

1) 基于RhizoTron®根窗技术的高光谱成像分析技术，可选配不同规格尺寸RhizoBox根系观测培养根盒，或自己制作培养根盒；可选配多通道智能LED培养台

2) 标配为60度倾斜自动扫描成像，同时对RhizoBox根系和幼苗进行高光谱成像分析和RGB成像分析，可选配其它角度如45度、70度和90度（垂直扫描成像）

3) 可对根系进行UV-MCF紫外光激发生物荧光高光谱成像，以研究分析根系活动及根系与土壤互作关系、荧光假单胞菌等Avraham Alony and Raphael Linker, 2013）；或选配根系Thermo-RGB成像分析

4) 可选配顶部冠层RGB成像分析、红外热成像分析、高光谱成像分析、叶绿素荧光成像分析（可选配适于正常培养盆的样品托）

5) 可选配iPOT数字化植物培养盆或RhizoBox根系培养盒，持续监测土壤水分温度、重量、植物生长、光合效率、PI（performance Index）、茎流等生理生态指标，可自动采集土壤渗漏水并进行土壤营养盐分析

6) 模块式结构，具备强大的系统扩展功能，系统平台自动万向脚轮，方便移动

7）可远程控制（选配）、自动运行数据采集存储等功能

自左至右依次为：RhizoTron®根系高光谱成像分析系统、系统内部结构图（包括侧面倾斜自动扫描成像平台、RhizoBox、顶部成像传感器等）、棉花根系RGB成像、棉花根系高光谱成像分析（900-1700nm）

技术指标：

1)   控制单元为嵌入式操作系统，10英寸全中文触控屏，方便系统调试、试运行等

2)   触控屏+PC端全中文GUI软件双重控制，用户可通过PC端全中文GUI软件实现远程操控相机及平台

3)   支持组合命令：最高可设置10条命令，实现无人值守工作

4)   串口通信和TCP/IP协议，实现与单片机的通信控制和远程通信协议

5)   内置高清监视镜头、温湿度及光照传感器，实时监测主机箱体内部状态及环境参量

6)   标配自动扫描轴60度倾斜，可防止倾斜根系培养盒的土壤扰动影响

7)   自动扫描轴推扫速度与精度：1-40mm/s可调，移动精度1mm

8)   有效扫描范围：标配100cm

9)   样品托：标配RhizoBox根盒40cm宽（宽度可调，40cm为标配最宽）、高度可达100cm，可选配其它规格

10) 样品托盘适配于单个大培养盆或多个小培养盆，可根据客户需求定制

11) VNIR高光谱成像：

a)   波段范围：400-1000nm

b)   波段数：448通道

c)   光谱分辨率：FWHM 5.5nm

d)   空间像素：1024

e)   信噪比400:1

12) SWIR近红外高光谱成像：

a)   波段范围：900-1700nm

b)   波段数：224通道

c)   光谱分辨率：FWHM 8nm

d)   空间像素：640

e)   信噪比：1000:1

13) SpectrAPP®高光谱成像分析软件：可进行光谱融合、ROI选区分析、光谱分析、频率直方图、自动识别不同波段峰值，可分析NDVI、PRI、CRI、ARI、PSRI、NPQI、EVI、HI、WBI等近百种光谱指数，可根据需求定制添加光谱指数

14) 标配RGB彩色成像：分辨率2448×2048像素，CMOS 2/3“传感器，帧频74fps，信噪比40dB，2×2像元融合（binning），配备专业植物根系分析软件

15) Thermo-RGB成像（选配）：

a)   Thermo-RGB融合分析技术，包括Thermo-RGB融合分析软件

b)   红外热成像分辨率：640×512像素，超分辨率模式可达1266×1010像素

c)   测量温度范围：-25°C－150°C

d)   灵敏度：0.05°C（50mK）@30°C，可选配0.03°C灵敏度

e)   光谱范围：7.5－13.5μm

f)   传感器：非制冷红外焦平面感应器，已多点校准（具校准证书）

g)   16Mpx RGB成像，1/2.8”CMOS传感器

h)   可分析根系深度、根系宽度、凸包面积、总长、根系面积（相对生物量）等根系表型数据

i)   红外热成像分析软件具备调色板（自然、彩虹、灰度、梯度等颜色组合）、差值技术、温度范围设置（以改变颜色分布或突出选择范围等）、等温线模式、选区分析（点、线、多边形等）、温度扫描（显示所选线的温度分布曲线等）、剖面温度、时间图等；可显示图片信息；具备报告模式等；可进行控制设置

16)  多通道智能LED培养台，RGBW四通道智能调整LED光源，0-100%可调，可模拟昼夜节律、不同光配方等，光强可高达300微摩尔/平米.秒

17)  叶绿素荧光成像单元（选配）：

a)   专业高灵敏度叶绿素荧光成像CCD，帧频50fps，分辨率720×560像素，像素大小8.6×8.3µm

b)   光化学光最 大1000µmol.m-2. s-1可调，饱和脉冲3900µmol.m-2. s-1

c)   可自动运行Fv/Fm、Kautsky诱导效应、荧光淬灭分析、光响应曲线等protocols

d)   50多个叶绿素荧光自动测量分析参数，包括：Fv/Fm、Fv’/Fm’、Y(II)、NPQ、qN、qP、Rfd、ETR等，自动形成叶绿素荧光参数图

e)   自动同步显示叶绿素荧光参数及参数图、叶绿素荧光动态曲线、叶绿素荧光参数频率直方图

18)  系统平台规格：标配约145cm×60cm×160cm（长×宽×高）、重量约50kg

左图为顶部冠层高光谱成像（NDVI），右图为根系成像提取（EcoTech®实验室提供）