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移動(dòng)式激光3D植物表型平臺(tái)PlantEye

根據(jù)“Sensor-to-Plant”和“Know How”理念設(shè)計(jì)的表型平臺(tái)

移動(dòng)式激光3D植物表型平臺(tái)PlantEye設(shè)計(jì)用于在非常嚴(yán)酷的環(huán)境條件下工作，可以長(zhǎng)期耐受全日照輻射而不影響測(cè)量。

PlantEye的設(shè)計(jì)基于“Sensor-to-Plant”理念。它可以安裝于任何可移動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)上，例如移動(dòng)式灌溉系統(tǒng)、天車、拖拉機(jī)等等。高度智能化的設(shè)計(jì)允許其快速集成到現(xiàn)有的設(shè)施上并快速開始掃描工作。儀器內(nèi)置的算法可以自動(dòng)計(jì)算植物高度、葉面積、蓋度、葉片數(shù)目/植物數(shù)目等參數(shù)。

PlantEye已被大量用于高通量的掃描單子葉或雙子葉植物的表型。PlantEye是一個(gè)開放式平臺(tái)，因此3D數(shù)據(jù)和客戶開發(fā)的算法都可以集成進(jìn)來。

基于“Know-How”理念，在深入了解客戶需求的基礎(chǔ)上，PhenoSpex為客戶提供定制化的系統(tǒng)解決方案，“量身定做”解決客戶遇到的實(shí)際問題。

技術(shù)原理

          圖1                             圖2                         圖3 

1.一束激光線垂直向下打在植物體上（圖1中紅線），在和植物體（葉片、莖桿等）接觸的地方會(huì)產(chǎn)生反射和折射。

2.PlantEye的攝像頭會(huì)采集植物體不同部位的激光線反射信號(hào)（圖2中藍(lán)線）。

3.PlantEye在移動(dòng)的過程中，就可以將這種高低不平的線狀信號(hào)連續(xù)采集，獲得三維點(diǎn)陣云圖，通過建模進(jìn)一步得出植物體的三維結(jié)構(gòu)信息。

傳統(tǒng)的激光3D掃描儀在強(qiáng)日光照射下由于噪音太大而不能正常工作，而PlantEye系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以在所有的自然光照環(huán)境下工作，不受全日照輻射的影響。因此，PlantEye系統(tǒng)才能在溫室內(nèi)或田間進(jìn)行測(cè)量。

應(yīng)用領(lǐng)域
 植物表型研究
 植物育種研究
 植物抗逆性研究
 施肥管理，構(gòu)建*施肥方式
 溫室管理，提高產(chǎn)量
 園藝生產(chǎn)管理，構(gòu)建可查詢的檔案
 田間生產(chǎn)監(jiān)測(cè)和管理

主要功能
 全自動(dòng)獲取植物三維點(diǎn)陣云圖，并構(gòu)建植物三維結(jié)構(gòu)圖
 自動(dòng)計(jì)算植物高度、單個(gè)葉片面積、總?cè)~面積、葉片數(shù)目、植株數(shù)目、葉片角度、植物直徑、蓋度等參數(shù)
 允許用戶建立自己的算法并導(dǎo)入
 基于“Sensor-to-Plant”理念設(shè)計(jì)
 在溫室、氣候室或田間進(jìn)行高通量植物表型測(cè)量
 IP67防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，可在全日照下工作
 通過WIFI傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)
 可以集成到其它平臺(tái)上，本平臺(tái)也可以集成其它傳感器
 專業(yè)軟件HortControl進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和管理
 專業(yè)軟件DocuTool進(jìn)行作物管理

測(cè)量結(jié)果示例
 澤泉科技辦公室一盆植物的測(cè)量結(jié)果

    前視圖        右視圖         后視圖         左視圖

      俯視圖        仰視圖                  放大視圖

主要技術(shù)參數(shù)

移動(dòng)式激光3D植物表型平臺(tái)PlantEye

• 測(cè)量的植物高度和分辨率：高度0-1500 mm，分辨率0.2-1.0 mm；其它植物高度可定制
• 傳感器到植物的距離：zui小350-650 mm，zui大1100-2200 mm
• 掃描波長(zhǎng)：700-1100 mm
• 測(cè)量速率：每秒50個(gè)XZ輪廓圖
• 信號(hào)接口：IN/OUT觸發(fā)信號(hào)接口
• 觸發(fā)選擇：感應(yīng)開關(guān)，RFID，光學(xué)二維碼，外部信號(hào)（如定位系統(tǒng)），其它選擇可定制
• 測(cè)量參數(shù)：高度（平均高度和zui高點(diǎn)）、獨(dú)立葉面積、總?cè)~面積（冠層面積）、投影葉面積、蓋度、植物數(shù)目、葉片數(shù)目、葉片傾斜角PHI（Φ）、葉片方位角THETA（θ）、蓮座狀植物（rosette plants）的直徑、植物體積等。
• 數(shù)據(jù)下載：允許下載3D點(diǎn)陣云圖（原始數(shù)據(jù)）、植物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)和高度柱狀圖等。
• 數(shù)據(jù)傳輸：通過Wifi無線傳輸
• 數(shù)據(jù)壓縮：自動(dòng)壓縮
• 遠(yuǎn)程訪問：支持通過www遠(yuǎn)程訪問（ssh協(xié)議）
• 工作溫度：0-50℃
• 工作濕度：<90% RH
• 供電：12 VDC、24 VDC、230 VAC均可
• 激光安全等級(jí)：1M
• 光環(huán)境：耐受全日照輻射
• 防護(hù)等級(jí)：IP67
• 尺寸：485 x 240 x 110 mm
• 重量：3.4 kg

PSX數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案

• 數(shù)據(jù)庫：PostgreSQL數(shù)據(jù)庫
• PSX低通量方案：準(zhǔn)系統(tǒng)電腦（Barebone computer）
• PSX超供通量服務(wù)器方案：1U In Dual-CPU服務(wù)器（8 cores x 1GHz）, 8 GB；3 x 2000 GB硬盤；RAID 5控制器；1.5 TB磁帶驅(qū)動(dòng)器

HortControl數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

• 工作界面：通過瀏覽器登錄工作
• 軟件界面：提供不同界面用于數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入，用于集成導(dǎo)入其它環(huán)境或植物傳感器的數(shù)據(jù)
• 數(shù)據(jù)下載：允許下載數(shù)據(jù)（ASCI）進(jìn)行進(jìn)一步分析，允許導(dǎo)入/導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫
• 檔案功能：具備檔案錄入、顯示，作物管理、實(shí)驗(yàn)管理功能
• 統(tǒng)計(jì)功能：數(shù)據(jù)平均值和偏差值的統(tǒng)計(jì)分析
• 上載功能：能夠上載高通量平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置信息
• 報(bào)警功能：數(shù)據(jù)異常時(shí)報(bào)警
• 2D Mapping功能：對(duì)不同生長(zhǎng)區(qū)域進(jìn)行2D Mapping，用于定量分析