实验室多功能植物表型成像系统—PhenoChamber

实验室植物表型成像系统——PhenoChamber 是英国Anglia A.I.公司开发的针对植株表型研究的实验室型成像系统。PhenoChamber配备有顶部可见光成像单元、侧面可见光成像单元和斜75度角可见光成像单元，共计三组成像单元。PhenoChamber可用于各种生物学研究中的多种植物性状的高通量测量；该系统不仅可以提取二维特征，还可以创建一个3D点云来更好地建模和了解样本的三维形态；通过简单地使用嵌入在QR码中的项目和实验描述符来组织数据以用于图像拍摄和管理，从而适合大多数植物研究实验。PhenoChamber是一个多功能的成像柜，设计用于植物和小型生物体的低成本表型分析，可对小盆植株、用多孔板培养的植物、多孔板里的叶圆片、植物的种子，也可以对细菌、小型动物、虫卵等进行表型成像测量，进行各种研究。

PhenoChamber的硬件及软件

PhenoChamber特点

多成像视角

• PhenoChamber 使用3个高分辨率（HD）RGB相机，通过三个视角即顶视图，75度和侧视图，能够从24个视点对植物进行成像。 基于服务器或云的分析软件可测量植物高度、叶片大小、冠层信息、3D点云等。

板载数据管理

• 使用基于QR码的识别来管理多个项目、实验进程和不同基因型的植物/物种。 数据可以直接轻松下载到USB或使用简单的RESTful API以编程方式提取，以便与现有工作流程轻松集成，即通过内部网Intranet。

简单易用的触摸屏界面

• 使用户能够通过动态图像预览更轻松地进行实验管理、图像拍摄参数设置和数据管理（允许三个高度）。

PhenoChamber应用

• PhenoChamber可用于测量各种生物学研究中的许多植物性状。可以高通量方式进行植物高度、绿度、叶面积等参数分析。重要的是，通过在成像室内以标准化方式进行植物表型的overnight分析，即以每小时处理> 70株植物的效率，并自动转移数据。

  
  

• PhenoChamber不仅可以提取植物2D特征，还可以创建一个3D点云来更好地建模和理解植物的3D形态。PhenoChamber通过使用嵌入在QR码中的项目和实验描述符来组织数据，以用于数据获取和管理，从而适合大多数植物研究实验。

  
  

• 自动表型分析平台（在.exe中用于Windows，或.app用于Mac或Linux）的设计，用于提取植物表型特征，如叶片数目、绿度和其他植被指数、投影叶面积（2D）、周长、盆中植物的凸包 (convex hull)、冠层紧密度、VARI等。

  
  

• 基于CSV的导出文件和已处理的图像；

  
  

• 用于表型分析的GUI（图形用户界面），得到植物高度等参数。

PhenoChamber不同成像角度

PhenoChamber测量参数

植物高度：2D/3D 叶面积

叶片数目：植被指数（超绿色指标、超红色指标、可见光大气阻抗指数VARI）等

周长：植物凸包面积, 植物密度, 紧密度等

3D 点云：3D性状（根据于用户需求提供）

PhenoChamber的高通量表型分析

PhenoChamber技术参数

1. PhenoChamber硬件系统：

1.1 相机：3台高清自动对焦相机（1800 ~ 2400万像素），分别位于顶部、侧面和75度角

1.2 箱体尺寸（外形）：高2.2米，宽2米，深55厘米（针对不同尺寸植物，箱体外部尺寸可变）

1.3 箱体尺寸（内部）：高度2米，宽度1.8米，深度50厘米（针对不同尺寸植物，箱体内部尺寸可变）

1.4 箱体结构：铝型材框架

1.5 连接：RJ45以太网，Wi-Fi

1.6 界面：7寸电容触摸屏

1.7 电源要求：220~240V交流

1.8 花盆适应性：7cm或9cm方形花盆，可种植1.5米高的植物（可定制化其他尺寸）

1.9 测量方式：24个不同类型的植物视点，分别为0.5米、1米和1.5米(包括俯视图、75度和侧视图，每个视图4~8张图片)。

1.10 旋转台：系统内置旋转台，可转动不同角度获取不同图片

2. PhenoChamber控制软件：

2.1 用于二维码生成和识别技术的服务器或基于云的控制软件

2.2 自动管理多个项目、实验、植物基因型和物种

2.3 数据可以下载到USB存储器或以编程方式提取(RESTful API)用于工作流集成

2.4 采用7英寸触摸屏界面控制

3. PhenoChamber分析软件：

3.1 基于python的表现型分析平台.exe (Windows)或.app (Mac)格式

3.2 用于形态特征的GUI（图形用户界面）：株高、叶片数量、投影叶面积 (2D)、叶片大小、冠层信息(凸包convex hull)、植物密度、密实度、坚实度等（其他参数可定制化生成算法）。

3.3 用于光谱特征的GUI（图形用户界面）：过剩的绿色，过剩的红色，VARI（可见大气阻抗指数），绿色，任何基于RGB的营养指数。

3.4 多光谱测量：可选配多光谱相机进行多光谱评估，需要不同的相机设置。

3.5 可以生成3D点云，根据客户需求提供3D特性分析

3.6 基于csv的量化文件和处理过的图像 (.jpg)。

产地：英国Anglia A.I.