植物表型參數(shù)自動提取系統(tǒng)

2017/3/11

植物表型參數(shù)自動提取系統(tǒng)RAP-1.0，本系統(tǒng)集光電技術(shù)、自動控制和機械化技術(shù)于一體，實現(xiàn)水稻、玉米、小麥、油菜等盆栽植物表型參數(shù)全自動、無損、高通量準確提取，以及植物栽培輸送全自動一體化。并且該系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的第一套高通量多參數(shù)植物表型測量設備，研究成果總體達到國際先進水平。測量參數(shù)包括：株高、葉片面積、葉片角度、葉形性狀參數(shù)等株型相關(guān)參數(shù)，以及綠葉面積、鮮重、干重等生長發(fā)育相關(guān)參數(shù)。測量效率可達37秒/株。整個系統(tǒng)采用可見光成像技術(shù)實現(xiàn)作物表型的多功能檢測。

設計理念-高通量高精度多參數(shù)的集結(jié)

隨著植物表型組學的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工測量方式已經(jīng)遠遠不能滿足研究者的需求。自動化的植物表型觀測處理平臺應運而生，自動化植物表型檢測平臺不僅僅只是單純的高效率的提取植物表型參數(shù)，更重要的是為植物表型參數(shù)的獲取提供了一個可靠的統(tǒng)一的科學依據(jù)。

本公司推出的自動化植物表型檢測平臺主要用于實現(xiàn)溫棚盆栽作物的高通量、高精度、多參數(shù)檢測。（1）檢測暗室平均檢測效率為37秒/株，平均每天工作10小時，則每天的作物檢測量可達973株；（2）該自動化檢測平臺配有自主研發(fā)的圖像采集及數(shù)據(jù)處理軟件，與傳統(tǒng)的人工測量方法相比，平均誤差在2%以內(nèi)；（3）采用可見光成像技術(shù)可測株高、葉片面積、葉片角度、葉形性狀參數(shù)等株型相關(guān)參數(shù)，以及綠葉面積、鮮重、干重等生長發(fā)育相關(guān)參數(shù)

技術(shù)原理
可見光成像采用的是高分辨率彩色CCD相機，分別從不同的位置（側(cè)視、頂視）、不同的角度獲取作物的可見光圖像。

盆栽作物進入暗室后，載物旋轉(zhuǎn)臺會按一定的角度旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)動一次角度，側(cè)視相機便會獲取一張作物的側(cè)視圖片。每株植物獲取20張側(cè)視圖像。

油菜側(cè)視圖例

獲取植株側(cè)視圖像的同時，會選擇獲取一個角度下的頂視圖像

油菜頂視圖例

獲取得到作物的側(cè)視及頂視圖后通過分割算法得到目標對象，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理便可得到想要的作物表型性狀參數(shù)。

可見光圖像參數(shù)的獲取

系統(tǒng)模塊論述
小型化表型檢測系統(tǒng)共由輸送系統(tǒng)、成像暗室、圖像工作站以及電氣控制柜4個部分組成。

輸送系統(tǒng) ：
輸送系統(tǒng)是采用不銹鋼滾筒定制而成的輸送線，能夠?qū)崿F(xiàn)植株的自動輸送以及定位停止旋轉(zhuǎn)功能。使整個系統(tǒng)達到了流水作業(yè)的效果。采用不銹鋼滾筒式輸送線具有耐磨、使用壽命長、穩(wěn)定等優(yōu)點。