LemnaTec表型分析软件

LemnaTec软件软件包分为不同部分：LemnaLauncher作为切入点，快速地评估测量；LemnaControl软件进行实验成像设置和仪器的控制；LemnaBase提供数据库基础设施，用于存储和访问图像；LemnaGrid是综合性的图像分析工具箱；LemnaMiner进行基本数据分析，并具有所有标准格式的全面导出功能。

LemnaTec的所有软件都在不断改进，以适应日益增长的智能图像和数据分析需求

1. LemnaLauncher

LemnaLauncher是允许访问整个产品范围内的所有LemnaTec软件产品的主要框架。所有研究图像，分析结果和元数据均可在LemnaLauncher中访问，并直接与研究者的产品配置和图像分析配置设置相关联。这提供了完整的数据管理和衡量质量的保证。所有软件模块的集成可为研究者提供了一个完整的数字表型工作流程 - 从数据采集，图像分析到LemnaMiner的统计结果显示。另外，连续的工作过程可以加速结果生成和分析，而无需人为干扰，很大程度的保证数据完整性。

对于从开始准备实验，到控制实验运行到分析所有任务，LemnaLauncher为这些任务提供了初始界面，同时为研究人员提供了补充功能和选项。

在实验期间，特色的数据监视查看器使研究人员能够不断更新有关实验设计。使用概览图块查看器，用户可以访问所获取的图像和附加的元数据，例如。图像分析结果由LemnaGrid提供，附加信息，如位置，PAR，RH和附加到Scanalyzer^Field的其他天气数据。

图1：LemnaLauncher树视图

为了监控所有实验数据，LemnaLauncher介绍了快照概念，将所有图像和分析结果组织成为一个方便的概述格式—由代表实验的ID标签和获取快照的时间定义。通过常见的测量标记后，快照被分好组，用于对同一实验的group assays。

为了全面了解快照信息，研究人员可以选择一个测试图像，并将其与所有可用图像进行比较，将视图分割成多个显示这样可以给到研究者更快速和更详细的印象。例如对照和处理组植株的生长速率测量与分析。同事，研究者有机会同时查看所有可用的图像模式，以检测早期迹象实验条件，并检测处理组和对照组之间的细微差异。

实验完成后，数据准备进行分析，并且在快速查看图像后，研究人员可以直接访问统计工具箱LemnaMiner而不需要离开LemnaLauncher。

特征：

- 系统用户的创建和管理

- 提供主屏幕并授予对LemnaTec软件模块的访问权限：

•LemnaBase，数据库管理

•LemnaControl控制连接的硬件（链接到Control和硬件）

• LemnaGrid图像分析工具箱

•LemnaMiner显示和过滤实验的统计相关数据

- 树视图，全面了解所有获取的图像和附加的元数据，如图像分析，重量，浇水量

•过滤所显示项目的选项，这将有助于您跟踪数据，即使是存储在数据库中的数千张图像

- 按快照过滤，例如显示有关特定特征或单个地块的所有信息

- 仅显示特定实验或研究人员的图像和结果

- 在特定时间范围内仅显示快照

•排序选项，使得查找的效率更高。

- 按时间

- 快照ID

- 实验

- 研究员

- 等等

•查看模式，快速查看和手工调查您的表型数据。

- 单一查看，详细检查

•查看获取的单个图像（RGB，荧光等）（链接到相机）

•图像分析结果

•附加元数据

- 多视图，所有信息一目了然或比较不同的结果，一次最多16张图像

•一次查看单个图片的所有获取图像，以便轻松检查内部的相关性或差异

- 数据监视器，跟踪您的硬件

•所有当前和计划任务的概述

- 分析作业，已分析的图像以及服务器仍需要分析的内容

- 维护，这将有助于您安排所有必要的维护工作在您的硬件

- 提前通知，编辑并查看每个植株的计划成像方案。例如。将您的对照组仅进行VIS成像，而处理组中使用所有可用的摄像机成像。

- 系统作业概述了预定的任务，如浇水和成像作业。

2. LemnaControl

LemnaTec 会充分考虑到客户在开发和改进过程中软件的需求。 每个试验以前，会教给客户怎么识别苗圃的位置，客户可以使用手动操作，工业装置用来将 Field Scanalyzer ^Field系统的 X 和 Y 轴方向精确的设置，可以 保证所有的图片都可以正确的采集，即使在播种时存在差异也是可以的。 在控制软件界面，客户可以根据试验计划安排成像工作。 成像工作包括相机的选择、成像区域、高度选择和成像时间等。

图 2： LemnaControl:左边可以看到田间布局，中间部分允许用户选择不同的成像模式，右边显示工作计划。

如下图所示，包括作业的时间长短将出现在工作日历中。随时间变化，系统将创建一个统计量为每个重 复执行作业，允许用户各个作业的长度的精确的预测。时间表功能还允许设置的时间窗口为每个作业选 择开始和结束。

图 3：LemnaCotrol 中的试验计划

3. LemnaGrid

该系统利用图形化编程语言（类似于 Labview 或微软的 Robotics Studio），它可以建立不同算法的连接，形成图像处理直观图形化。创建一个图像处理的流 程线路，可从原始图像中提取所需的属性。 为实现高通量的图像处理，可先建立一个图像处理程序（Grid），并可将此 Grid 应用于所有的图像处理。

图 4：Lemna Grid 软件界面

可用实施和测试装备的一个子集：

· 不同的颜色空间：RGB、HIS、LAB 和 LUV；

· 边缘滤波片 (检测图片的边缘，比如植物的边缘)；

· 形态学运算；

· 分割；

· 阈值；

· 未变形；

· 分类；

由 LemnaTec 提供的充分开发的算法，洛桑研究所将整合使用插件设备的任何定制开发的图像分析工具的可能性。这个插件装置可用于与任何.exe 文件（或者用 Matlab 创建）。 这将确保获得了在其他领域可以的 LemnaTec 算法的强度结合，用于现有的程序进行图像分析。

4. Data Base – LemnaBase

LemnaBase 作为ZY数据库，为所有 LemnaTec 的软件模块提供界面，根据 实验通量和 LemnaTec 系统的复杂程度，LemnaBase 需要专门的服务器或者本地 工作站。也就是说 LemnaTec 数据库通过服务器以 FTP 形式管理图片，通过 SQL 管理其他实验以及不同实验的元数据。为迅速的处理大批量数据，LemnaBase 提供特定的管理功能，如：

· 对不同实验或者不同工作组的实验数据进行细分

· 数据库可复制，也可共享图像或结果

· 数据保护功能，避免覆盖

· 对某些数据设置限制访问

· 设定不同级别的用户不同的权限

图 5：数据库布局的简单概述

5. Data Mining – LemnaMiner

LemnaMiner 从 LemnaTec 数据库里面提取数据并分析，将图像分析数据与其他实 验数据结果转化成生物相关的信息，并进行后续的统计分析。数据管理工具栏提供 LemnaMiner 软件协议。

标准查询：样品标号或测试系统或用户等；整个实验过程的控制数据；一次实验的所有结果；一个用户的所有实验结果。

基于 SQL 协议，对图片的数据进行再分析：

· 可自定义新的分析参数

· 手动校正，并进行备注，所有操作过程将自动记录

· 可辨别颜色的微变化

· 可自动选择

· 可自定义标准

· 可通过相对值或JD值来评估性状

6. Lemna-R

Ÿ 方便地访问所有数据和绘图功能

Ÿ 与R统计数据无缝集成

Ÿ 可配置的数据处理功能

Ÿ 可视化的数据和图片

Ÿ 报告生成器