Система анализа поверхностных изображений растений PlantScreen (автоматическая передача изображений растений)

PlantScreenСистема визуализации поверхности растений была разработана чешской компанией PSI,Интегрировал светодиодную интеллектуальную культуру растений, автоматизированную систему управления, анализ флуоресцентной визуализации хлорофилла, анализ тепловидения растений, анализ ближней инфракрасной визуализации растений, гиперспектральный анализ растений, автоматическое управление распознаванием штрих - кодов, 3D - изображение RGB, автоматическую систему взвешивания и орошения и многие другие передовые технологии,Оптимизируйте большое количество образцов растений - от мимикриотической горчицы, кукурузы до различных других растений для всестороннего физиологического, экологического и морфологического анализа структуры, для высокопроизводительных измерений профилирования растений, измерений изображений реакции на принуждение растений, измерений анализа роста растений, экотоксикологических исследований, идентификации признаков и исследований физиологического и экологического анализа растений. Автоматизированная версия для растенийPlantScreenСистема в основном подходит для образцов растений высотой 0 - 40 см.

PlantScreenСистема включает в себя следующие функции анализа изображений:

1.Анализ флуоресцентных изображений хлорофилла: площадь одного изображения 35x35 см, параметры измерения изображения включают Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Десятки параметров флуоресценции хлорофилла.

2.RGBАнализ изображений: Параметры измерения изображения включают:

1)Площадь листьев (Leaf Area): Useful for monitoring growth rate)

2)Плотность / плотность растений (Solidity / Compactness). Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant)

3)Периметр лезвия (Leaf Perimeter): Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area))

4)Экцентриситет (Eccentricity): Plant shape estimation, scalar number, eccentricity of the ellipse with same second moments as the plant (0...circle, 1...line segment))

5)Круглость листьев (Roundness): Based on evaluating the ratio between leaf area and perimeter. Gives information about leaf roundness)

6)Индекс ширины листа (Medium Leaf Width Index): Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment))

7)Длина лезвия SOL (Slenderness of Leaves)

8)Диаметр круга растений (Circle Diameter). Diameter of a circle with the same area as the plant)

9)Площадь выпуклой оболочки (Convex Hull Area). Useful for compactness evaluation)

10)Растительный центр (Centroid). Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation))

11)Расстояние между узлами (Internodal Distances)

12)Высота роста (Growth Height)

13)Максимальная высота и ширина растения в трех измерениях (Maximum Height and Width of Plant in 3 Dimensions)

14)Относительная скорость роста (Relative Growth Rate)

15)Наклонение листьев (Leaf Angle)

16)Количество секций (Leaf Number at Nodes)

17)Другие параметры, такие как цветовая классификация для оценки пригодности растений, индекс зелености и другие.

3.Анализ гиперспектральных изображений (выбран), позволяющий визуализировать и анализировать следующие параметры:

1)Индекс нормализации (NDVI)

2)Индекс простого отношения (Simple Ratio Index)Equation: SR = RNIR / RRED)

3)Улучшенный индекс абсорбции хлорофилла (Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index, MCARI1).
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)])

4)Оптимизированный индекс растительного покрова (Optimized Soil - Adjusted Vegetation Index)
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16))

5)Индекс зелености (Greenness Index (G))Equation: G = R554 / R677)

6)Улучшенный индекс абсорбции хлорофилла (Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index, MCARI)
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670))

7)Transformed CAR Index (Transformed CAR Index, TCARI), Equation: TSARI = 3 * [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550) * (R700/ R670)])

8)Треугольный индекс растительности (Triangular Vegetation Index), Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)])

9)ZMIИндекс Zarco - Tejada & Miller Index (ZMI)Equation: ZMI = R750 / R710)

10)Простой индекс пигментации (Simple Ratio Pigment Index, SRPI)Equation: SRPI = R430 / R680)

11)Нормализованный индекс демагниевого действия (NPQI).Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435))

12)Индекс фотохимического отражения растительности (Photochemical Reflectance Index, PRI)Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570))

13)Нормализованный индекс хлорофилла (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430))

14)CarterИндексы (Carter Indices)
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760)

15)LichtenthalerИндексы Лихтенталера (Lichtenthaler Indices), Equation: Lic1 = (R790 - R680) / (R790 + R680); Lic2 = R440 / R690)

16)SIPIИндекс Structure Intensive Pigment Index (SIPI)Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650))

17)Gitelson-MerzlyakИндексы Gitelson and Merzlyak Indices, Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700)

4.Тепловизионный анализ (выбор): для визуализации двумерного распределения тепла растений в условиях светового излучения, хорошее охлаждение может сделать растения более устойчивыми к высокому световому излучению или низким водным условиям (засуха)

5.Анализ изображений в ближней инфракрасной области спектра (выбор): Для наблюдения и анализа состояния влаги растений и вариаций в их распределении между различными тканями растения в хорошем орошаемом состоянии демонстрируют высокую абсорбцию ближнего инфракрасного спектра, в то время как растения в засушливом состоянии демонстрируют высокую отражательную способность к ближнему инфракрасному спектру. Аналитическое программное обеспечение позволяет контролировать и анализировать динамику всего процесса от засухи до повторного орошения, а также реакцию растений на засуху и эффективность использования воды, а также формировать ложные цветные изображения, которые могут быть проанализированы с морфологическим индексом растений и флуоресцентным индексом хлорофилла.

Настройка и принцип работы системы:

Вся система состоит из автоматизированной системы доставки растений, фотоадаптационной камеры, RGB изображения, FluorCamФлуоресцентная визуализация хлорофилла, гиперспектральная визуализация, тепловая визуализация растений, ближнеинфракрасная визуализация растений, автоматическая поливная система внесения удобрений и взвешивания, система маркировки растений и т. Д., Растения в комнате оптической адаптации могут быть переданы конвейером в камеру визуализации для анализа изображений и так далее. Вся система может быть настроена в соответствии с фактическими потребностями пользователя и в значительной степени соответствует фактическим потребностям пользователя.

Технические показатели:

1.Автоматическая загрузка и выгрузка образцов растений，Отслеживание образцов с помощью штрих - кода или RFID - метки

2.Камера оптической адаптации: для фотоадаптации или культивирования растений, светодиодные источники светаИнтенсивность света до 1000 мкмоль / м².s， Отсутствие теплового эффекта, регулируемая интенсивность 0 - 100%, может быть предустановлена с помощью экспериментальной программы для изменения светового цикла, может быть дополнена общим или специальным типом, таким как комната для наблюдения за ростом риса и т. Д. Также может быть выбрана функция анализа изображений 3D - сканирования (включая систему и программное обеспечение XYZ 3D - сканирования)

3.Стандартные поддоны 35 × 30 см для размещения растений в горшках или поддоны с несколькими небольшими цветочными горшками, каждый из которых может содержать 20 стандартных растительных горшков (58 × 58 мм × 95 мм), максимальный цветочный горшок L35cm × W28cm

4.Автоматизированная транспортная система от камеры оптической адаптации до камеры визуализации образует кольцевой канал передачи, конвейер использует трехфазный асинхронный двигатель с трансмиссией 200 - 1000 Вт, пропускная способность 320 мм, грузоподъемность 130 кг, скорость 9 м / мин.

5.Централизованный блок обработки мобильных систем управления: CJ2M - CPU33; Цифровой I / O: максимум 2560 пунктов; PLC - связь: точное позиционирование по Ethernet 100 Мбит / с высокопроизводительным ПК; OMRON MECHATROLINK - II с максимальной 16 осями

6.Камера измерения изображений растений: 150cm (длина) ×150cm (ширина) ×220cm (высота), изолированная от света окружающей среды (light - isolated), быстрое автоматическое открытие закрытых дверей, открытие и закрытие цикла менее 3 секунд, система датчика световой завесы входной полосы, распознаватель штрих - кода и считыватель RFID

7.Стандартный блок изображений камеры изображения с регулируемой высотой 0 - 50 см, может быть выбран с высотой 100 см или выше для изучения высоких растений, стандартный диапазон фокусного расстояния 22 - 27 см

8.RFIDРасстояние распознавания считывателя: 2 - 20cm; связь: RS485; Устройство распознавания штрих - кодов может считывать 1 - мерный, 2 - мерный и QR - код, со светодиодным источником света для слабой идентификации, связь RS485

9.Клиент настраивает световую систему F3EM2 для точного измерения высоты и ширины растений для автоматического точного позиционирования камеры после входа в камеру измерения изображений, диапазон измерений 150 см с разрешением 5 мм; стандартное лазерное измерение высоты 0 - 50 см с точностью 5 мм

10. Флуоресцентное изображение хлорофилла: включая фотоизоляционную камеру, автоматическое открытие и закрытие дверей, конвейер、 PLC управляет автоматической движущейся системой фокусировки вверх и вниз, большой светодиодный источник 73×73cm, 7 - разрядное фильтрующее колесо и т. Д. Одна площадь изображения 35×35cm, измерение ярко - оранжевого 620nm, оранжевого и белого двухволнового длинноволнового химического света, насыщенная вспышка белого цвета, максимальная сила света 3600 мкм mol.m - 2.s - 1, разрешение объектива 1360×1024 пикселя

11.Автоматическое орошение и взвешивание,Можно одновременно поливать и взвешивать 5 растительных плантаций с точностью ±1 г; после взвешивания точно поливать, можно с помощью экспериментальной программы (Protocol) предугадать процесс полива (regime) или состояние засухи, а также выбрать систему питания для количественного снабжения растений питательными веществами с поливом (например, азотными удобрениями и т.д.); Автоматическая нулевая калибровка перед взвешиванием, а также автоматическая повторная калибровка с помощью предметов известного веса (например, гири); Уровень защиты: IP66

12. Заказчик настраивает систему взвешивания, состоящую из 4 единиц веса, безопасная грузоподъемность: 150% Ln; Температурная компенсация: - 10 - 40 °C, стандартный диапазон измерений 7 кг, опционально 10 кг, 15 кг или 20 кг; Стандартная система взвешивания используется для точного взвешивания стандартного бассейна для выращивания растений, максимальная грузоподъемность 300 г, разрешение 1 г, точность 0,5 г, измерительные параметры включают фактический вес, количество полива и т. Д.

13. RGBИзображение: верхняя и боковая трехмерная визуализация (3 камеры), каждая камера имеет отдельную контрольную поверхность для установки времени экспозиции, усиления, баланса белого и т. Д., С помощью клавиш снимка, которые контролируют поверхность, можно мгновенно фотографировать и отображать разрешение и другую информацию, а также автоматически визуализировать и хранить в базе данных в автоматическом режиме, время сканирования изображения менее 10 секунд, опционально с функцией 3D - моделирования

14.RGBСистема визуализации включает в себя камеру визуализации (оптическая изоляция), конвейер и датчик местоположения, 3 камеры, источник света и программное обеспечение для анализа изображений, стандартную площадь изображения 35x35 см, фокусное расстояние 22 - 27 см, светодиодный источник холодного белого света (без теплового эффекта на растения)

15.Стандартная USB - камера Ethernet с активным пикселем 2592x1944, битовое разрешение 12 бит, фотонная эффективность: пик синего света 465 нм, зеленый пик 540 нм, красный пик 610 нм; 28 мм оптический объектив, калибр 43,2 мм, диапазон диафрагмы 2,8 - F16

16. NIRБлок ближней инфракрасной визуализации: спектр поглощения воды с изображением 1450 - 1600 нм для отражения состояния влаги растений, высокий уровень поглощения NIR при обильном водоснабжении, высокий уровень отражения NIR при засухе, ложная цветная визуализация NIR может отражать и анализировать состояние воды растений с помощью программного обеспечения

17.Элементы гиперспектральной визуализации включают в себя фотоизоляционную камеру для измерения изображений, автоматическое открытие и закрытие дверей, конвейер, PLC - управляемый автоматический движущийся фокус объектива, включая объективы SWIR и VNIR, источники света, системы анализа изображений и т. Д., Диапазон объектива VNIR 380 нм - 1000 нм, диафрагма F / 0.2, ширина щели 25 мкм, длина щели 18 мм, скорость кадра 12 - 236 fps; Диапазон объектива SWIR 900 - 2500 нм, диафрагма F / 0.2, ширина щели 25 мкм, длина щели 18 мм, скорость кадра 60 или 100 fps, площадь изображения 35 × 35 см

18.Пользователи могут выбрать SWIR - изображение, VNIR - изображение или полнодиапазонное изображение с двумя объективами в течение 15 секунд каждый.

19.Элемент тепловидения: разрешение 640 × 480 пикселей, температурный диапазон - 20 - 120°C, чувствительность NETD < 0,05°C @ 30°C / 50mK, точность ±2°C, стандартная площадь изображения до 35×35 см, фокусный диапазон 40 - 50cm, белый источник света, максимальная сила света 500 мкмол.m - 2.s - 1, регулируемая на 0 - 100%

20.FS-WIБольшая растительная камера

АИсточник света: холодный белый светодиод (6500K) + дальний красный светодиод (735 нм), другие источники света, такие как RGB трехцветная панель источника света настраивается, может регулироваться 0 - 100%, специальный канал охлаждения воздушного потока источника света, программируемое моделирование изменений дневного и ночного цикла, восхода и заката солнца и других изменений в естественной среде света, а также различные другие произвольные изменения

АМаксимальная однородная сила света: 1000 мкмоль (photons) / м².s, с возможностью настройки более высокой интенсивности света

АДиапазон контроля температуры: 10°C - 40°C (эффект управления связан с интенсивностью света и температурой окружающей среды, комнатная температура до 30°C), можно настроить больший диапазон контроля температуры, программируемое моделирование изменений температуры в природе, таких как циклы дня и ночи, восход и закат солнца и другие произвольные изменения

АДиапазон контроля влажности: 40 - 80 ± 7% (эффект управления связан с интенсивностью света), программируемое моделирование изменений циркадного цикла, изменений влажности в природе, таких как восход и закат, и других произвольных изменений

21.Системы системного контроля и сбора и анализа данных:

АУдобный для пользователя графический интерфейс

АПользовательские, редактируемые автоматические измерительные программы (protocols)

АMySQLСистема управления базами данных, которая может обрабатывать большие базы данных с десятками миллионов записей, поддерживает множество движков хранения данных, которые автоматически хранятся в разных таблицах базы данных

АФункция регистрации кодирования растений: включает идентификатор растения, идентификатор лотка, в котором он находится, хранится в базе данных, автоматически извлекает штрих - код или RFID - метку для автоматического чтения при измерении

АИнтерфейс для работы с сенсорным экраном, онлайн - отображение количества растительных лотков, интенсивности света, анализ состояния измерений и результатов и т. Д. Легко управлять всеми механическими компонентами и рабочими станциями изображений с помощью программного обеспечения

АВсе измерения могут быть выполнены с помощью программы по умолчанию, а также с помощью инструментов разработки для создания пользовательского рабочего процесса или ручного управления светодиодным источником света, открывающим или выключающим, RGB - изображением, флуоресцентным изображением хлорофилла, взвешиванием и поливом и т. Д.

АЭкспериментальная программа (Protocols) с клавишами начала, конца, паузы

ААвтоматическое управление перемещением образцов растений и активацией единой станции визуализации в соответствии с требованиями эксперимента

АЦифровой анализ роста RGB с тремя углами зрения камеры, включая пороговый и цветовой анализ

АДля флуоресцентных изображений хлорофилла программное обеспечение может проводить анализ параметров закалки в больших количествах, включая среднее значение областей, представляющих интерес для пользователя, и пикселей на изображении удаления фона. Аналитические данные хранятся в базе данных в виде исходных изображений и аналитических данных.

АДля тепловизионных карт FIR 16 - разрядные графики могут быть экспортированы непосредственно в MATLAB или генерированы с помощью программного обеспечения для получения ложных цветных изображений распределения температуры.

Происхождение:Европа