Field-based Phenotyping 大田高通量作物表型成像分析技术方案（二）

PhenoPlot 轻便型作物/植物表型成像分析系统

PhenoPlot 轻便型植物表型成像分析系统由轻便型可移动式表型扫描成像台架、成像单元及分析软件构成，采用STP（sensor-to-plant）技术，成像单元可沿台架横轴左右自动定位成像(样带式)，高度可调。标准配置包括Thermo-RGB成像分析、高光谱成像分析，可选配Thermo-NDVI成像分析、FluorCam叶绿素荧光成像单元或SIF太阳光诱导叶绿素荧光高光谱成像单元、PhenoCOSM生理生态实验模拟监测系统等。

主要功能特点:

1) 模块式结构，轻便、可扩展，一个人即可拿到大田内对 Plot 样地作物/植 物进行表型成像测量分析，或在温室内对基于Soiltron蒸渗仪ZL技术的miniPlot进行扫描成像分析

2) 标配为单轴样带式扫描成像分析，可客户定制XY 双轴表型成像台架，高度(Z轴)可调，以适应不同高度植物/作物

3) 可选配侧面（垂直）光谱成像分析，还可选配旋转式高光谱扫描成像平台

4) 可选配 RGB 成像、多光谱成像、红外热成像、Thermo-RGB融合成像、高光谱成像等不同成像单元

5) 可选配 FluorCam 便携式叶绿素荧光成像单元，或选配AisaIBIS太阳光诱导叶绿素荧光测量系统（无需人工光源）

6) 应用于作物生理生态测量研究、作物胁迫与抗性评估、N含量评估及作物表型测量分析等

主要技术指标:

1) 单轴（X轴）标配跨度(扫描幅度)1.5m，可选配2m(便于携带)跨度，定位精度 1cm

2) 高分辨率 RGB 成像，分辨率达 18MPixels，10 倍光学变焦;可选配同等分辨率多光谱 NDVI 成像镜头

3) 科研级红外热成像:

a)分辨率 640x512 像素，温度范围-25～150摄氏度，温度分辨率 0.03 摄氏度

b)具视频模式和快照模式

c)可选配CWSI成像分析方案，对作物水分胁迫进行成像分析

d)NUC功能以获得高质量高稳定性热成像图，插值功能可形成平滑热成像图（除去马赛克效果）

e)具备热成像自动分级功能

f)支持GPS

g)14种调色板，可随意选配不同假彩成像

h)USB-3接口或网络接口

i)多点温度及黑体校准并具校准证书

j)专业温度分析软件，可形成温度分布曲线、IOR点线区域温度分析、频率直方图、3D温度分布图等

4) Thermo-RGB红外热成像与RGB真彩成像融合技术，可测量阳光照射叶片的温度和覆盖度等，以精确反映作物气孔导度动态，使作物冠层温度测量JZ区分阳光照射叶片、阴影叶片及土壤背景，并可进行ROI选区分析、频率直方图分析显示等

5) VNIR 高光谱成像分析单元
a) 波段范围400-1000nm，波段数224

b) 光谱分辨率 FWHM:5.5nm
b) 空间分辨率:1024像素

c) 视野38度

d) 信噪比600:1

e) 可成像测量分析作物生化、生理指标如叶绿素含量、花青素含量、胡萝卜素含量、光利用效率、健康指数、覆盖度、胁迫等20多个参数

6) SWIR高光谱成像分析单元

a) 波段范围900-1700nm，波段数224

b) 光谱分辨率 FWHM：8nm

c) 空间分辨率：640像素

d) 视野38度

e) 信噪比1000:1

f) 可成像分析评估作物N素含量、水分含量指标与水分胁迫等

7) 可选配IQ智能手持式高光谱成像单元

a) 波段范围400-1000nm，波段数204

b) 光谱分辨率 FWHM：7nm

c) 空间分辨率：512x512像素

d) 视野31度，物距15cm无穷远

e) 取景器相机分辨率：5M

8) 环境监测（客户定制）：包括空气温湿度、PAR、降雨量、土壤水分、土壤温度测量监测等

9) 植物生理生态监测（客户定制）：包括叶面温度、叶面湿度、茎流、茎杆生长、果实生长、叶片叶绿素荧光监测及光合作用监测等

应用案例：

蔬菜Thermo-RGB成像分析，包括植物提取与背景过滤、匹配等，分析植物冠层覆盖度及土壤、光照叶片、阴影叶片的占比和ZG温度、ZD温度、平均温度、温度频率直方图等，据此研究分析植物水分有效利用情况及水分胁迫等

大豆SpectraScan高光谱成像分析：包括形态结构分析如叶面积、豆荚面积、冠层覆盖度，生化生理分析如叶绿素含量、光利用效率、植物衰老（成熟）、胁迫与抗性等，并通过决策树区分不同品种或冠层不同组分等

PhenoCOSM集装箱式植物培养与表型观测系统

集装箱式植物培养与表型观测系统是在PSI集装箱式生长舱（Growth Capsule）的基础上，加配各种植物表型性状传感器组成的植物培养与表型观测系统，可同时满足植物培养与表型性状的监测，包括PAM脉冲调制叶绿素荧光参数监测（反应植物生理性状）与OJIP快速荧光动力学监测，植物茎流、茎干生长、果实生长、光合作用、冠层温度、NDVI/PRI（冠层光谱监测）等形态与生理性状监测，及环境因子包括空气温湿度、光源、CO2、土壤水分调控监测。整套系统采用集装箱式设计，由一个独立的单元或两个单元组成，方便移动运输,该系统意味着可以在任何地点、任何环境条件下进行全天候生态环境模拟植物培养与表型性状观测，无需另建温室等，是植物培养与表型观测的“房车”。

Growth Capsule光照调控采用智能多通道LED光源，可选配冷白光、RGB三色光源、近红外等多色光源（比如6通道光源等），不同波段光源可按不同比例搭配组成不同光质条件，可模拟昼夜节律、有云天气等，具备day/night、dawn/dusk、cloudy/sky等protocols。

PhenoUAS无人机遥感植物表型分析平台

PhenoUAS由易科泰自行研制的4旋翼或8旋翼专业遥感无人机平台，搭载RGB成像、红外热成像、多光谱成像及高光谱成像单元组成的空基作物表型成像分析平台，可与地面FluorPen叶绿素荧光仪、SpectraPen或叶夹式PolyPen高光谱仪、IQ高光谱成像仪、LCi-T便携式光合仪等组合使用，从叶片水平到冠层水平，全面、高通量、无损伤观测分析植物表型。作为世界知名高光谱成像生产厂商Specim在中国的高光谱无人机应用创新服务中心，易科泰生态技术公司及西安光谱成像与无人机遥感研究中心可以提供无人机遥感植物表型分析全面解决方案。

案例：上图为无人机遥感高光谱成像，下图依次为叶片气孔导度（LCi光合仪测量）、光合作用（LCi光合仪测量）、稳态叶绿素荧光（Fluorpen测量）及叶片反射光谱（PolyPen叶夹式高光谱仪测量）

技术特点：

1) 可选配EcoDrone 4旋翼轻便型无人机平台，或大疆M600六旋翼平台，或EcoDrone八旋翼专业无人机遥感平台

2) 可选配NDVI成像传感器多光谱成像传感器等

3) 可选配高光谱成像系统，波段范围400-1000nm或600-1640nm，空间分辨率可达2048像素

4) 可选配红外热成像或作物水分胁迫指数CWSI成像传感器

北京易科泰生态技术有限公司

EcoTech生态实验室