適用場景

無人車式表型平臺可進(jìn)行田間或溫室內(nèi)場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)用中的生長研究、逆境響應(yīng)、病害研究等多種場景。

 

系統(tǒng)組成

1. 無人車移動單元：采用輪式無人車，包含多功能成像單元、北斗定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，無人車具備自主避障的能力，實(shí)現(xiàn)采集路線的自主巡航，可搭載成像傳感器進(jìn)行作物掃描成像，同時進(jìn)行信息采集上傳。
2. 多維傳感融合圖像成像單元：包含可見光成像、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(yǎng)信息進(jìn)行測定，根據(jù)客戶需求，各模塊支持設(shè)計(jì)定制關(guān)聯(lián)模型，支持對特定類型脅迫響應(yīng)程度或病害等級進(jìn)行具體分析。
4. 數(shù)據(jù)管理單元：配備專業(yè)分析軟件，支持用戶通過自建實(shí)驗(yàn)工程，對不同成像單元進(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)行整個實(shí)驗(yàn)周期數(shù)據(jù)管理。

成像單元模塊：

可配置可見光成像、激光雷達(dá)成像、高光譜成像、紅外熱成像等多種類型的成像模塊。模塊支持定制化選配。

1. 可見光成像模塊：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(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，精確測量作物的高度、冠幅等生長參數(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)測植物在不同生育期的動態(tài)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(shí)現(xiàn)植物NDVI等植被指數(shù)的獲取，通過不同光譜波段數(shù)據(jù)分析植物健康狀況，評估養(yǎng)分狀態(tài)；用于解析植物組分含量變化、營養(yǎng)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(shí)現(xiàn)識別缺水或過水等生理狀態(tài)，識別病蟲害或脅迫反應(yīng)，并通過智能算法推測植物的蒸騰作用強(qiáng)度。評估植物對不同環(huán)境條件的響應(yīng)。

 

功能特點(diǎn)

1. 高度集成：高度集成控制與成像技術(shù)，高度集成可見光成像、高光譜成像單元的采集與分析，實(shí)現(xiàn)全自動、高通量對植物成像解析；
2. 自動化移動系統(tǒng)：系統(tǒng)采用全自動移動裝置，可前后左右掉頭移動，配備智能化圖像采集模塊，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全程自動化運(yùn)行，減少人工操作誤差；
3. 自動化參數(shù)解析：系統(tǒng)自動內(nèi)置作物解析模型算法，根據(jù)可見光、高光譜等模塊直接自動解析多項(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)行全自動運(yùn)行和各成像單元的采集與分析，分析結(jié)果自動儲存到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
5. 數(shù)據(jù)展示分析：支持對測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析展示，如可根據(jù)時間序列圖進(jìn)行柱狀圖、曲線圖、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，多類型成像傳感器類型支持自定義選配；
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，配有故障警報裝置，保障操作安全性。停機(jī)、故障、離線等情況不影響系統(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，儲存空間無限擴(kuò)容，保障用戶需求的同時保障數(shù)據(jù)安全；
9. 定制化設(shè)計(jì)：可配合用戶實(shí)驗(yàn)開展需求設(shè)計(jì)，根據(jù)不同作物定制化不同實(shí)驗(yàn)檢測方案，定制化軟件開發(fā)，所有軟件保證永久更新升級。

 

技術(shù)參數(shù)

（1）無人車移動單元

1. 測量高度：0~1.5m，可根據(jù)用戶情況定制化設(shè)計(jì)
2. 可搭載傳感器：包括可見光相機(jī)、高光譜相機(jī)、紅外相機(jī)、激光雷達(dá)等
3. 行駛精度：±5cm
4. 田間檢測速度：0-1m/s
5. 續(xù)航時間：全時作業(yè)續(xù)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(yè)相機(jī)
2. 每區(qū)域拍攝圖像幀數(shù)：1（可定制）
3. 測量參數(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、周長面積比、總面積最小內(nèi)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(shù)：計(jì)算植物冠層光譜特征曲線，以及光譜指數(shù)如NDVI、GVI等三十個常用植被指數(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：藍(lán)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(dá)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(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. 測溫范圍：（可選）：-40至+150℃，+100至+650℃，+300至+2000℃
2. 測溫精度：±2℃或讀數(shù)的±2%
3. 分辨率：640 x 480pixel
4. 焦距：6mm
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(shù)：典型值8ms
9. 測量參數(shù)：可計(jì)算冠層平均溫度、最高溫度、最低溫度，可形成溫度分布圖、區(qū)域溫度分析