無人車式表型平臺可進行田間或溫室內場景下的地栽和盆栽作物高通量表型參數的采集與應用，適應田間環境、作物栽培要求、用戶實驗要求以及作物生理要求，可用于實驗應用中的生長研究、逆境響應、病害研究等多種場景。

系統組成

1. 無人車移動單元：采用輪式/履帶式無人車，配備北斗定位/自主導航系統、自動化控制系統等，無人車具備自主避障的能力，實現采集路線的自主巡航，可搭載成像傳感器對作物側面或頂面進行掃描成像，同時進行數據采集上傳。
2. 多維傳感融合圖像成像單元：可配置包含可見光成像、激光雷達成像、高光譜成像、紅外熱成像模塊。各成像模塊均支持獨立或組合工作，并配有專業表型軟件進行采集成像和解析。支持成像模塊擴展。
3. 邊緣計算與解析單元：平臺采用全自研算法，可對多種常見植物的冠層信息、長勢信息、營養信息進行測定，根據客戶需求，各模塊支持設計定制關聯模型，支持對特定類型脅迫響應程度或病害等級進行具體分析。
4. 數據管理單元：配備專業分析軟件，支持用戶通過自建實驗工程，對不同成像單元進行數據采集成像，圖像分析，圖像處理，數據查看、數據導出等，也可根據不同的實驗課題、實驗要求進行整個實驗周期數據管理。

成像單元模塊：

可配置可見光成像、激光雷達成像、高光譜成像、紅外熱成像等多種類型的成像模塊。

1. 可見光成像模塊：主要分析作物顏色、形態及紋理參數，包含作物總面積、綠葉面積占比、可見葉片邊緣長度、作物持綠特性、卷葉程度、枯死葉比例、植株緊湊度、植株伸展度、株型分散度等。
2. 激光雷達成像單元：獲取高精度植物點云，基于算法生成植物的高精度三維模型，精確測量作物的高度、冠幅等生長參數；分析植物的形態結構，如葉片分布、枝條形態，可以用于監測植物在不同生育期的動態變化。
3. 高光譜/多光譜成像單元：基于多個波段的植物光譜反射信息，可實現植物NDVI等植被指數的獲取，通過不同光譜波段數據分析植物健康狀況，評估養分狀態；用于解析植物組分含量變化、營養狀況以及生長狀況。
4. 紅外熱成像單元：檢測植物表面的溫度分布，可實現識別缺水或過水等生理狀態，識別病蟲害或脅迫反應，并通過智能算法推測植物的蒸騰作用強度。評估植物對不同環境條件的響應。

功能特點

1. 高度集成：高度集成控制與成像技術，高度集成可見光成像、高光譜成像單元的采集與分析，實現全自動、高通量對植物成像解析；
2. 自動化移動系統：系統采用全自動移動控制系統，可實現前后左右掉頭移動，配備智能化圖像采集模塊采集植株側面或頂面圖像，實現系統全程自動化運行，減少人工操作誤差；
3. 自動化參數解析：系統自動內置作物解析模型算法，根據配置的成像模塊直接自動解析多項作物表型參數和生理參數；
4. 配備數據采集與分析軟件：集成多種光學傳感器采集接口，可在軟件上操作系統進行全自動運行和各成像單元的采集與分析，分析結果自動儲存到實驗數據；
5. 數據展示分析：支持對測量的數據進行進一步分析展示，如可根據時間序列圖進行柱狀圖、曲線圖、散點圖等進行展示，便于直觀感知數據變化趨勢和進一步挖掘。
6. 靈活配置：系統支持多維度傳感模塊，多類型成像傳感器類型支持自定義選配；
7. 安全設計：系統具有限位裝置、急停按鈕等安全保護裝置，配有故障警報裝置，保障操作安全性。停機、故障、離線等情況不影響系統穩定性，保障意外狀態下平穩運行；
8. 數據安全：數據采用安全傳輸模式，儲存空間無限擴容，保障用戶需求的同時保障數據安全；
9. 定制化設計：可配合用戶實驗開展需求設計，根據不同作物定制化不同實驗檢測方案，定制化軟件開發，所有軟件保證永久更新升級。

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技術參數

（1）無人車移動單元

1. 測量高度：0~1.5m，可根據用戶情況定制化設計
2. 可搭載傳感器：包括可見光相機、高光譜相機、紅外相機、激光雷達，根據需求配置
3. 行駛精度：±5cm
4. 田間檢測速度：0-1m/s
5. 續航時間：全時作業續航時間≥5小時

（2）可見光成像單元

1. 傳感器類型：全彩高分辨率RGB工業相機
2. 每區域拍攝圖像幀數：1（可定制）
3. 測量參數：包含作物總面積、綠葉面積、綠葉面積占比、分形維數、內接矩面積、內接矩寬度、高度、周長面積比、總面積最小內接矩面積比、凸包面積、可見葉片邊緣長度、作物持綠特性、卷葉程度、枯死葉比例、植株緊湊度、植株伸展度、株型分散度等

（3）高光譜成像單元

1. 成像波長范圍：400-1000nm
2. 光譜分辨率：5nm（均值）
3. 測量參數：計算植物光譜特征曲線，以及光譜指數如NDVI、GVI等三十個常用植被指數，葉綠素含量、冠層氮含量等生物學參數的分析

（4）多光譜成像單元

1. 成像波長：藍光（中心波長475nm）、綠光（中心波長560nm）、紅光（中心波長668nm）、紅邊（中心波長717nm）、近紅外波段（中心波長840nm）

（5）激光雷達單元

1. 激光等級：一級安全激光
2. 測距范圍：1~20m
3. 采集視場角：水平360°，垂直300°
4. 測量精度：<3mm@1m
5. 控制操作：大尺寸電阻觸摸屏、WIFI無線遙控操作
6. 測量參數：株高、葉面積、葉面積指數、投影面積、植物群冠層覆蓋度、植物群冠層高度均值、植物群冠層幅長均值、植物群冠層幅寬均值、葉面積密度等

紅外熱成像單元

1. 測溫范圍：（可選）：-40至+150℃，+100至+650℃，+300至+2000℃
2. 測溫精度：±2℃或讀數的±2%
3. 分辨率：640 x 480pixel
4. 焦距：6mm或類似
5. 熱靈敏度/NETD：<0.05℃@+30℃/50mK
6. 空間分辨率（IFOV）：68mrad
7. 探測器像素間距：17μm
8. 探測時間常數：典型值8ms
9. 測量參數：可計算植株平均溫度、最高溫度、最低溫度，可形成溫度分布圖、區域溫度分析

溫室型高通量植物表型采集分析平臺是一套針對大中型溫室條件下集植物表型圖像采集與參數分析功能于一體的高通量平臺。平臺采用流水線傳送形式，將植物傳送至成像暗室進行成像和解析，通過植物-傳感器-解析的工作模式高效實現了對盆栽植株進行表型采集與解析。該產品可搭載可見光二維、可見光三維、高光譜等多個成像單元，可對突變體進行篩選與鑒定，對植物生長狀態進行記錄，同時也可以對高溫、高鹽、病害、蟲害等逆境條件下植物的形態、顏色、紋理、長勢、組分含量變化進行研究。適用于遺傳育種、分子生物學、植物生理學、植物病理學、生態學、環境科學、植物保護等研究領域。

產品組成：

自動化傳送單元+多維傳感融合圖像成像單元+邊緣計算與解析單元+數據管理單元

產品特點：

多場景應用：適用于多種室內場景下的植物高通量的采集與應用；可應用于對溫室控制條件下，對實驗應用中的植株長勢、逆境響應、病害等級分析等多種場景；

高度集成：系統可集成可見光二維、可見光三維與高光譜成像單元，可全自動、高通量對植物樣品進行可見光成像和高光譜成像；

自動傳送系統：系統采用全自動傳送裝置，配備智能化圖像采集模塊，系統運行全程自動化，減少人工操作誤差；

數據自動采集：系統支持配套植物樣本自動識別碼，植株移動到目標位置時自動進行關聯，并自動記錄對應設備的采集數據；

樣品稱重及生物量計算：可選配稱重模塊，樣品傳送過程中高精度傳感器實現對重量的測定；

自動化參數解析：系統自動內置作物解析模型算法，根據可見光二維、可見光三維、高光譜等模塊直接自動解析多項植株株型、顏色、紋理等參數；全角度多機位圖像自動采集，無需手動標定，自動根據植物構建高精度三維模型；

數據傳輸與存儲管理：系統支持在本地搭建局域網絡/公網，實現數據采集端PC端到數據中心服務器的自動化上傳、自動化數據存儲管理、自動化高效解析。

數據安全：數據采用安全傳輸模式，儲存空間無限擴容，保障用戶需求的同時保障數據安全。

溫室型高通量植物表型采集分析平臺-2維

溫室型高通量植物表型采集分析平臺-3維

溫室型高通量植物表型采集分析平臺-高光譜-玉米葉

*各成像單元測量參數及應用領域：

技術參數：

1）傳送系統

①傳送速度：13m/min，可根據需求調節

②定位精度：≤±2mm

③電子識別：RFID，用于對每盆植物進行識別定位

2）可見光成像模塊：

3）高光譜成像模塊：

逆境模擬及植物生長監測平臺是一套高通量，以多維度傳感器和人工智能算法為基礎的高精度環境監測與表型鑒定系統，可以完成整個植物生長周期中不同環境下的植物生長關鍵表型因子的測量。連續獲取環境監測數據。并基于人工智能算法對獲取的多維度數據開展深度挖掘。

產品組成：

智能化栽培單元+流水線自動化傳送單元+多維傳感融合圖像成像單元+邊緣計算與解析單元+數據管理單元

1）智能化栽培單元

環境因子監測：利用土壤類、氣象類傳感器，連續監控土壤水份、土壤溫度溫度、土壤鹽分、土壤PH、土壤氧氣、空氣溫濕度、二氧化碳濃度等；

智能化灌溉：可支持自定義設置周期性水肥計劃，實現對灌溉、施肥的定時、定量控制，可實施水分、養分、鹽分等因子的定向投放，模擬干旱、高鹽堿等逆境環境。

2）流水線自動化傳送單元：

自動化傳送：利用自動化控制系統，可自動將植株從智能化栽培區域傳送至成像暗室；

自動定位并識別：利用RFID射頻標簽對每一盆植株進行身份信息識別，植株移動到目標位置時自動進行關聯，并自動記錄對應設備的采集數據；

選配稱重模塊：樣品傳送過程中高精度傳感器實現對重量的測定。

3）多維傳感融合圖像成像單元：

單箱體多成像單元一體化集成，成像暗室尺寸支持定制。可選配可見光二維、可見光三維、高光譜等獨立成像模塊。高效實現對作物植株的高通量、多維度、自動化實時采集。

可見光二維成像單元：獲取植株側視可見光圖像，并利用人工智能算法分析獲取株高、葉頂點數、投影面積等形態參數，黃色投影面積、綠色投影面積等顏色參數，以及平滑度等紋理參數，用于植株株型與健康狀態相關表型分析。

可見光三維成像單元：基于算法重構高精度植物模型，基于模型獲取植物冠層覆蓋率、冠幅、生物量等參數，用于生物量變化與長勢分析。

高光譜成像單元：基于植物光譜反射信息，可實現植物各部分光譜特征曲線的計算，以及光譜指數如NDVI、GVI等三十個常用植被指數的獲取，葉綠素含量、冠層氮含量等生物學參數的分析，用于解析植物組分含量變化、營養狀況以及病害發生情況。

4）邊緣計算與解析單元：

系統采用全自研算法進行可見光圖像與光譜圖像解析，可重構植株高精度三維模型，對形態參數、顏色參數，生物量等進行測定，并生成光譜反射曲線，自動計算多種常見植被指數、葉綠素含量、氮含量等農學生物學指標。可根據客戶需求，各模塊支持設計定制關聯模型，對特定類型脅迫響應程度或病害等級進行具體分析。

5）數據管理單元：

系統配備專業分析軟件，支持通過自建實驗工程進行數據管理，可按不同成像單元進行數據查看、分析和導出，便于根據不同的實驗課題進行整個實驗周期數據管理。

應用方向：

集成可見光二維、三維、高光譜多類型成像單元，采用全自研算法進行可見光圖像與光譜圖像解析，可重構植株高精度三維模型，對形態參數、顏色參數，生物量等進行測定，并生成光譜反射曲線，自動計算多種常見植被指數、葉綠素含量、氮含量等農學生物學指標。

可應用于植物形態分析（篩選突變株、逆境處理下篩選抗逆種質）、植物長勢分析（分析突變體或特殊處理條件下植物生長狀態變化）、植物營養狀況分析（營養高效種質/突變體篩選、水肥利用率分析）、植物病害識別（感病處理下篩選抗病種質）、植物葉綠素含量分析（植物生長狀態表征、抗性種質篩選）；可根據客戶需求，各模塊支持設計定制關聯模型，對特定類型脅迫響應程度或病害等級進行具體分析。

逆境模擬及植物生長監測平臺-2維

逆境模擬及植物生長監測平臺-3維

逆境模擬及植物生長監測平臺-高光譜成像與指數分析結果