一、產(chǎn)品介紹

無(wú)人車(chē)式植物高通量表型采集分析平臺(tái)是針對(duì)田間或溫室環(huán)境下植物表型鑒定需求設(shè)計(jì)的，以無(wú)人車(chē)等移動(dòng)平臺(tái)為載體的，集植物表型圖像采集與參數(shù)分析功能于一體的高通量平臺(tái)。

平臺(tái)采用輪式機(jī)器車(chē)，包含高清攝像頭、定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，具備自主避障的能力，實(shí)現(xiàn)自主巡航，同時(shí)進(jìn)行信息采集上傳。平臺(tái)支持配置多光譜、高光譜、可見(jiàn)光、激光雷達(dá)、熱紅外等多種成像技術(shù)，能夠快速、高效地采集植物表型數(shù)據(jù)。對(duì)植物的冠層信息、長(zhǎng)勢(shì)信息、營(yíng)養(yǎng)信息進(jìn)行研究。適用于遺傳育種、植物生理學(xué)、植物病理學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、植物保護(hù)等研究領(lǐng)域。

二、適用場(chǎng)景

無(wú)人車(chē)式表型平臺(tái)可進(jìn)行田間或溫室內(nèi)場(chǎng)景下的地栽和盆栽作物高通量表型參數(shù)的采集與應(yīng)用，適應(yīng)田間環(huán)境、作物栽培要求、用戶(hù)實(shí)驗(yàn)要求以及作物生理要求，可用于實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中的生長(zhǎng)研究、逆境響應(yīng)、病害研究等多種場(chǎng)景。

三、系統(tǒng)組成

(1) 無(wú)人車(chē)移動(dòng)單元：采用輪式/履帶式無(wú)人車(chē)，配備北斗定位/自主導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等，無(wú)人車(chē)具備自主避障的能力，實(shí)現(xiàn)采集路線(xiàn)的自主巡航，可搭載成像傳感器對(duì)作物側(cè)面或頂面進(jìn)行掃描成像，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集上傳。

(2) 多維傳感融合圖像成像單元：可配置包含可見(jiàn)光成像、激光雷達(dá)成像、高光譜成像、紅外熱成像模塊。各成像模塊均支持獨(dú)立或組合工作，并配有專(zhuān)業(yè)表型軟件進(jìn)行采集成像和解析。支持成像模塊擴(kuò)展。

(3) 邊緣計(jì)算與解析單元：平臺(tái)采用全自研算法，可對(duì)多種常見(jiàn)植物的冠層信息、長(zhǎng)勢(shì)信息、營(yíng)養(yǎng)信息進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)客戶(hù)需求，各模塊支持設(shè)計(jì)定制關(guān)聯(lián)模型，支持對(duì)特定類(lèi)型脅迫響應(yīng)程度或病害等級(jí)進(jìn)行具體分析。

(4) 數(shù)據(jù)管理單元：配備專(zhuān)業(yè)分析軟件，支持用戶(hù)通過(guò)自建實(shí)驗(yàn)工程，對(duì)不同成像單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集成像，圖像分析，圖像處理，數(shù)據(jù)查看、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等，也可根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)課題、實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期數(shù)據(jù)管理。

成像單元模塊：

可配置可見(jiàn)光成像、激光雷達(dá)成像、高光譜成像、紅外熱成像等多種類(lèi)型的成像模塊。

(1) 可見(jiàn)光成像模塊：主要分析作物顏色、形態(tài)及紋理參數(shù)，包含作物總面積、綠葉面積占比、可見(jiàn)葉片邊緣長(zhǎng)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(dá)成像單元：獲取高精度植物點(diǎn)云，基于算法生成植物的高精度三維模型，精確測(cè)量作物的高度、冠幅等生長(zhǎng)參數(shù)；分析植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，如葉片分布、枝條形態(tài)，可以用于監(jiān)測(cè)植物在不同生育期的動(dòng)態(tài)變化。

(3) 高光譜/多光譜成像單元：基于多個(gè)波段的植物光譜反射信息，可實(shí)現(xiàn)植物NDVI等植被指數(shù)的獲取，通過(guò)不同光譜波段數(shù)據(jù)分析植物健康狀況，評(píng)估養(yǎng)分狀態(tài)；用于解析植物組分含量變化、營(yíng)養(yǎng)狀況以及生長(zhǎng)狀況。

(4) 紅外熱成像單元：檢測(cè)植物表面的溫度分布，可實(shí)現(xiàn)識(shí)別缺水或過(guò)水等生理狀態(tài)，識(shí)別病蟲(chóng)害或脅迫反應(yīng)，并通過(guò)智能算法推測(cè)植物的蒸騰作用強(qiáng)度。評(píng)估植物對(duì)不同環(huán)境條件的響應(yīng)。

四、功能特點(diǎn)

(1) 高度集成：高度集成控制與成像技術(shù)，高度集成可見(jiàn)光成像、高光譜成像單元的采集與分析，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、高通量對(duì)植物成像解析；

(2) 自動(dòng)化移動(dòng)系統(tǒng)：系統(tǒng)采用全自動(dòng)移動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)前后左右掉頭移動(dòng)，配備智能化圖像采集模塊采集植株側(cè)面或頂面圖像，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全程自動(dòng)化運(yùn)行，減少人工操作誤差；

(3) 自動(dòng)化參數(shù)解析：系統(tǒng)自動(dòng)內(nèi)置作物解析模型算法，根據(jù)配置的成像模塊直接自動(dòng)解析多項(xiàng)作物表型參數(shù)和生理參數(shù)；

(4) 配備數(shù)據(jù)采集與分析軟件：集成多種光學(xué)傳感器采集接口，可在軟件上操作系統(tǒng)進(jìn)行全自動(dòng)運(yùn)行和各成像單元的采集與分析，分析結(jié)果自動(dòng)儲(chǔ)存到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

(5) 數(shù)據(jù)展示分析：支持對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析展示，如可根據(jù)時(shí)間序列圖進(jìn)行柱狀圖、曲線(xiàn)圖、散點(diǎn)圖等進(jìn)行展示，便于直觀感知數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)和進(jìn)一步挖掘。

(6) 靈活配置：系統(tǒng)支持多維度傳感模塊，多類(lèi)型成像傳感器類(lèi)型支持自定義選配；

(7) 安全設(shè)計(jì)：系統(tǒng)具有限位裝置、急停按鈕等安全保護(hù)裝置，配有故障警報(bào)裝置，保障操作安全性。停機(jī)、故障、離線(xiàn)等情況不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，保障意外狀態(tài)下平穩(wěn)運(yùn)行；

(8) 數(shù)據(jù)安全：數(shù)據(jù)采用安全傳輸模式，儲(chǔ)存空間無(wú)限擴(kuò)容，保障用戶(hù)需求的同時(shí)保障數(shù)據(jù)安全；

(9) 定制化設(shè)計(jì)：可配合用戶(hù)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展需求設(shè)計(jì)，根據(jù)不同作物定制化不同實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方案，定制化軟件開(kāi)發(fā)，所有軟件保證永久更新升級(jí)。

五、技術(shù)參數(shù)

(1) 無(wú)人車(chē)移動(dòng)單元

①　測(cè)量高度：0~1.5m，可根據(jù)用戶(hù)情況定制化設(shè)計(jì)

②　可搭載傳感器：包括可見(jiàn)光相機(jī)、高光譜相機(jī)、紅外相機(jī)、激光雷達(dá)，根據(jù)需求配置

③　行駛精度：±5cm

④　田間檢測(cè)速度：0-1m/s

⑤　續(xù)航時(shí)間：全時(shí)作業(yè)續(xù)航時(shí)間≥5小時(shí)

(2) 可見(jiàn)光成像單元

①　傳感器類(lèi)型：全彩高分辨率RGB工業(yè)相機(jī)

②　每區(qū)域拍攝圖像幀數(shù)：1（可定制）

③　測(cè)量參數(shù)：包含作物總面積、綠葉面積、綠葉面積占比、分形維數(shù)、內(nèi)接矩面積、內(nèi)接矩寬度、高度、周長(zhǎng)面積比、總面積最小內(nèi)接矩面積比、凸包面積、可見(jiàn)葉片邊緣長(zhǎng)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(zhǎng)范圍：400-1000nm

②　光譜分辨率：5.5nm（均值）

③　測(cè)量參數(shù)：計(jì)算植物光譜特征曲線(xiàn)，以及光譜指數(shù)如NDVI、GVI等三十個(gè)常用植被指數(shù)，葉綠素含量、冠層氮含量等生物學(xué)參數(shù)的分析

(4) 多光譜成像單元

①　成像波長(zhǎng)：藍(lán)光（中心波長(zhǎng)475nm）、綠光（中心波長(zhǎng)560nm）、紅光（中心波長(zhǎng)668nm）、紅邊（中心波長(zhǎng)717nm）、近紅外波段（中心波長(zhǎng)840nm）

(5) 激光雷達(dá)單元

①　激光等級(jí)：一級(jí)安全激光

②　測(cè)距范圍：0.1~20m

③　采集視場(chǎng)角：水平360°，垂直300°

④　測(cè)量精度：<3mm@1m

⑤　控制操作：大尺寸電阻觸摸屏、WIFI無(wú)線(xiàn)遙控操作

⑥　測(cè)量參數(shù)：株高、葉面積、葉面積指數(shù)、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(zhǎng)均值、植物群冠層幅寬均值、葉面積密度等

(6) 紅外熱成像單元

①　測(cè)溫范圍：（可選）：-40至+150℃，+100至+650℃，+300至+2000℃

②　測(cè)溫精度：±2℃或讀數(shù)的±2%

③　分辨率：640 x 480pixel

④　焦距：24.6mm或類(lèi)似

⑤　熱靈敏度/NETD：<0.05℃@+30℃/50mK

⑥　空間分辨率（IFOV）：0.68mrad

⑦　探測(cè)器像素間距：17μm

⑧　探測(cè)時(shí)間常數(shù)：典型值8ms

⑨　測(cè)量參數(shù)：可計(jì)算植株平均溫度、最高溫度、最低溫度，可形成溫度分布圖、區(qū)域溫度分析