一、產(chǎn)品介紹
無人車式植物高通量表型采集分析平臺是針對田間或溫室環(huán)境下植物表型鑒定需求設(shè)計(jì)的，以無人車等移動平臺為載體的，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。平臺采用輪式機(jī)器人，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，同時進(jìn)行信息采集上傳。平臺支持配置多光譜、高光譜、可見光、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)。對植物的冠層信息、長勢信息、營養(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。

三、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)。

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。

五、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：5.5nm（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：0.1~20m
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：24.6mm
⑤　熱靈敏度/NETD：<0.05℃@+30℃/50mK
⑥　空間分辨率（IFOV）：0.68mrad
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

更新日期：2025-6-13