高通量植物激光三维扫描测量系统FieldScan

在现代植物研究与育种中，田间表型是表型组学最亟需发展的领域之一，一直面临着各种挑战。例如从全日照到夜间，温度的巨大变化和降雨等外界环境不仅影响测量技术，同时对植物也可能产生很大的影响。因此，对测量技术来讲，需要设定非常合理的信噪比以准确地获取表型信息；同时也需要在有限的时间段里，高通量地获取植物的表型信息；当然对环境因子的同步监测也十分必要。

在开发FieldScan时，我们的目标是提供一套可在任何环境下使用；每天可进行多次扫描；同时可剔除低质量数据的田间表型获取系统。如果侧重通量和灵活性，我们可以在田间使用拖拉机或UAV等移动设备。但为了获得毫米级的高精度测量，我们决定不再使用这些传统移动设备，而高精度的测量仅适用于固定式的系统。为此我们需要开发一套能同时满足高精度和高通量的移动平台。

FieldScan的设计，采用植物激光三维扫描测量仪PlantEye作为核心，并集成了其它多种传感器。PlantEye用于获取植物生长情况。通过3D的顶部成像，不仅能获得叶面积、叶倾角、冠层等参数，同时还能得到相对于其他技术更高的精度和通量。当然在需要时，也可以集成其他传感器。在任何光照情况下，FieldScan都能在不影响植物本身生长的情况下，每天能对上万株植物（取决于系统大小）进行10次重复测量，为用户提供有价值的数据，方便了解植物在田间的生长情况。

FieldScan系统既然已经能够适应严苛的田间环境，当然也就能够在温室内进行高通量测量。我们已经为不同的客户安装了数套在温室内的系统，与田间系统一样，都取得了出色的测量结果。

功能特性

• 专门为温室和田间的高通量植物表型测量设计的表型平台

• 基于“Sensor-to Plant-Concept”理念设计

• 可在任何环境条件下全天候测量

• 一套系统每天可测量几百株、数千株甚至上万株植物，每小时通量可达5000株植物

• 结合RGB相机可进行颜色分析

• 每天可进行多次重复测量，可剔除（风吹、降雨等造成的）低质量数据的影响

• 可实现对植物生长和蒸腾（结合称重系统）的精确测量

• 不仅可测量单株植物，还可设计进行小区试验

• 系统可以集成多种环境气象传感器

定制化设计您的表型测量系统

在我们帮您出具定制化设计方案之前，我们需要您提供如下信息：

• 您的大致预算范围

• 您测量的植物种类和植物最大高度

• 您期望的测量通量（多少株/盆植物）

• 您期望的测量速度

• 您拥有的安装空间大小（请指明是温室还是田间？温室的长度、宽度和高度？）

• 是否需要进行单株称重监测

下面的示例列出了配置的PlantEye数目和每小时测量通量的关系：

设计实例

下表给出了为4个不同客户定制化设计的FieldScan系统，供您参考：

实例1：温室系统的设计图

实例2：小型田间系统的设计图

实例3：中型田间系统的设计图

实例4：大型田间系统的设计图

种植区（测量区）的设计

FieldScan系统的种植区，也即测量区，具有灵活搭配的特点。既可以将植物种在花盆中放在地上，也可放在独立的称重系统（需额外配置）上实时称重并计算蒸腾速率；既可以将植物直接种在土壤中单株测量，也可以划分成一个一个的小区测量。小区的大小可以根据实际需要灵活调节。如对于长120 m、宽1 m的种植区而言，可以划分成80个1 m x 1 m的小区，48个 1 m x 2 m的小区，34个1 m x 3 m的小区，或者种植480盆盆栽植物。

结合可见光成像进行颜色分析

众所周知，激光三维扫描是不能进行颜色分析的。为了满足客户对颜色分析的需要，PhenoSpex公司成功的将RGB相机集成到了FieldScan系统中。RGB相机与PlantEye装在同一位置进行测量。由于日光的变化会直接影响到可见光成像的效果，因此本系统中的RGB相机配备了闪光灯，用于在晚上（没有阳光影响）进行可见光成像测量。在这个过程中，由于激光扫描不受环境光的影响，因此可以同时进行激光三维扫描测量。

产地：荷兰