高光譜植物表型成像系統(tǒng)儀器概述：

高光譜植物表型成像是主要用于對植物表型進行測量與分析的設備。系統(tǒng)分別在頂部、側上方以及側下方設置了可見光成像單元，在側下方設置了高光譜成像單元，根據(jù)底部旋轉臺設備的轉動進而獲取植物表型信息。系統(tǒng)使用了以人工智能為基礎的三維成像技術，以多視角結合的方式動態(tài)生成植物的三維模型，并且可以根據(jù)模型計算植物的株寬、株高、骨架、ASM、SSIM、NDVI等形態(tài)、顏色、紋理、高光譜參數(shù)。適用于分析禾本科、茄科、十字花科、豆科等植物，主要用于植物生理學、生態(tài)學、環(huán)境科學、植物保護等領域。

高光譜植物表型成像系統(tǒng)測量參數(shù)：

形態(tài)：正株寬、側株寬、株高、寬高比、緊實度、偏心率、圓度、矩形度、矩形長寬比、分形維數(shù)、總骨架長度、平均波段長度、端點數(shù)、分叉點數(shù)、分枝級數(shù)、分枝角度、側視投影面積、頂視投影面積、投影面積比、側視凸包周長、頂視凸包周長、凸包周長比、總鮮重

顏色：（分頂視與側視）R、G、B、L、a、b（Lab參數(shù)默認使用D65光源，2°觀察者視角）、H、S、V、gray

紋理：Contrast（對比度）、Correlation（相關性）、Entropy（熵值）、ASM（角二階矩值）、Second Moment（二階矩值）、Third Moment(三階矩值)、Fourth Moment（四階矩值）、Homogeneity（同質性）、Dissimilarity（相似性）、Variance（灰度方差）、Sum Variance（和方差值）、Sum Average（和平均值）、Difference Variance（全局差分方差值）、SSIM（結構相似度指數(shù)）

高光譜：NDVI（歸一化植被指數(shù)）、GNDVI（綠光NDVI）、NLI（非線性植被指數(shù)）、EVI（增強植被指數(shù)）、SAVI（土壤調整VI）、DVI（差值植被指數(shù)）、RDVI（重歸一化差值）、TVI（三角植被指數(shù)）、MSR（修正簡單比）、SPVI（土壤調節(jié)比）、OSAVI（優(yōu)化土壤調整VI）、MSAVI2（修正土壤調整植被指數(shù)2）、EVI2（雙波段增強植被指數(shù)）、MTVI2（修正三角植被指數(shù)2）、MCARI（修正葉綠素吸收比）、TCARI（三波段葉綠素指數(shù)）、GCI（葉綠素-綠度指數(shù)）、CVI（葉綠素植被指數(shù)）、GM1（Gitelson-Meri 1）、GM2（Gitelson-Meri 2）、MTCI（墨爾本葉綠素指數(shù)）、CIred edge（紅邊葉綠素指數(shù)）、REIP（紅邊位置）、PRI570（570nm光化學反射指數(shù)）、NIRv（近紅外植被反射率）、NIRvP（近紅外植被反射率與光合有效輻射的乘積）、VOG（紅邊指數(shù)）、ARI（花青素反射指數(shù)）、ARI2（花青素反射指數(shù)2）、FLAV（黃酮指數(shù)）、SIPI（結構不敏感色素指數(shù)）、CRI550（類胡蘿卜素指數(shù)1）、CRI700（類胡蘿卜素指數(shù)2）、WI（水分指數(shù)）、WBI（水帶指數(shù)）、PSRI（植物衰老反射指數(shù)）、NPCI（歸一化植物脅迫指數(shù)）、RENDVI（紅邊NDVI）、REP（紅邊位置）、PRI（光化學反射指數(shù)）、Vog1（Vogelmann 1）、Vog2（Vogelmann 2)、DATT（氮指數(shù)）、RSRI（水稻穗腐病指數(shù)）、NIR-Slope（質構/硬度代理）、Maturity Index1（著色-結構組合）、Maturity Index2（色素-水分組合）、BGI2（藍綠指數(shù)2）、ARI3（水體藻類指數(shù)）、BGI1（藍綠指數(shù)1）、NDCI（歸一化葉綠素a指數(shù)）、NPQI（歸一化藻類指數(shù)）、GFP（綠色熒光蛋白）、YFP（黃色熒光蛋白）、RFP（紅色熒光蛋白）、mRFP（紅色熒光蛋白）、FLuc（螢火蟲熒光素酶）、RLuc（海腎熒光素酶）

植物表型成像系統(tǒng)技術參數(shù)：

植物高度：300-1000mm

植物寬度：100-500mm

植物鮮重：100-75000g

高光譜范圍：400-1000nm

光譜分辨率：優(yōu)于2.5nm

光譜通道：1200個

光源：低頻閃高光質鹵素燈

箱體尺寸：1500mm(長)×830mm(寬)×2140mm(高)

高光譜植物表型成像儀儀器功能：

1、圖像自適應：系統(tǒng)自動評測植物大小，并根據(jù)測量結果自動拍攝圖像；在超大植物情況時，系統(tǒng)會自動拼接處理圖片；

2、溫感與濕感：內置溫、濕度傳感器，實時反饋內部環(huán)境；

3、儀器控制：外置10寸觸摸屏，可以查看箱體內部溫度與濕度，控制箱體內部的光照強度、箱門的開關與外側運行燈光的開啟等；也可通過電腦軟件控制操作

4、鏡頭操作：根據(jù)拍攝植物大小，用戶可以通過軟件控制電機將鏡頭抬高或者降低、機身升高或者下落，以尋找最合適的拍攝位置

5、相機分辨率：系統(tǒng)光學成像單元zui高支持1200萬像素，用戶可以根據(jù)需要選擇合適的分辨率；

6、3D成像：系統(tǒng)基于多視角圖像序列，采用計算機視覺算法動態(tài)生成植物的高精度3D模型，該模型支持真三維空間下的任意縮放、旋轉及平移操作，能夠量化分析植物處于空間中心點時的表型參數(shù)，如株高、冠層體積、分枝角度等結構特征，實現(xiàn)了從二維平面觀測到三維立體解析的跨越

7、上傳云端：綁定設備編號后可以將分析后的植物表型參數(shù)數(shù)據(jù)保存至云端，并支持隨時查看云端數(shù)據(jù)；

8、對焦與變焦：系統(tǒng)支持自動對焦，也支持用戶在軟件中手動對焦，對焦方式用戶可以在軟件設置界面中修改，同時系統(tǒng)也支持光學變焦，用戶可以在軟件中手動調整鏡頭到合適位置

9、數(shù)據(jù)查看：查看記錄界面可實現(xiàn)形態(tài)、顏色、紋理參數(shù)的分析結果匯總，可查看結果詳情，也可以刪除任意分析結果；高光譜分析結果查看界面可顯示高光譜原始數(shù)據(jù)、58個參數(shù)計算結果及高光譜折線圖；

10、高光譜采集：高光譜相機在預裝過程中已完成校準，在設定采集參數(shù)后可直接進行高光譜數(shù)據(jù)的采集，采集完成后支持光譜spe文件以及指定區(qū)域高光譜數(shù)值文件的導出，支持高光譜圖像保存；

11、高光譜分析：在高光譜分析界面，軟件根據(jù)采集的高光譜數(shù)據(jù)使用標準通用公式進行計算，計算結果保存將保存在analysis_result.json文件中

12、高效采集與解析:采集時間40秒/株;解析時間30秒株

13、導出：可以對每條分析結果執(zhí)行導出操作，也可以將所有分析結果導出，支持用戶手動導出3D模型展示視頻；

14、修改：可以在軟件設置界面修改分析結果導出路徑、模型存儲路徑以及視頻保存路徑；

15、語言：支持軟件界面的中英文一鍵切換；

16、軟件提供測試電腦zui大分辨率的關聯(lián)子程序；

17、稱重：植物放置到轉盤后自動稱重并將結果同步顯示至軟件界面；

18、可移動設計：集成化箱體，支持室內任意位置擺放及移動

19、安全規(guī)范：儀器根據(jù)設計規(guī)范已安裝各種探測開關、傳感器以及限位器，防止用戶誤操作或越程問題；

20、電腦系統(tǒng)：Windows操作系統(tǒng)、NVIDIA顯卡(zui低8G顯存)、運行內存不低于8GB、zui低i5 CPU處理器。