Портативная многоспектральная система визуализации поверхности растений

В Videometer Lite используется светодиодная стробоскопическая система, которая эффективно объединяет семь измерений длины волны и генерирует конвергентные спектральные изображения, каждый пиксель соответствует другому спектру отражения. Устройство включает в себя видимый свет и ближний инфракрасный диапазон NIR для точного и всестороннего тестирования профилей сельскохозяйственных культур, болезней растений и т. Д. Портативный Videometer Lite, который можно установить на кронштейне тележки, использовать в полевых условиях или в ручном режиме, является многофункциональной платформой для получения изображений.

Портативная многоспектральная система визуализации поверхности растенийосновные функции

Преимущества сочетания видимых и спектральных изображений

Изображение семян, фенотипов болезней

Портативный дизайн, удобный для использования в теплице или в дикой природе

Функция стандартной калибровки, воспроизводимость данных

Программное обеспечение, разработанное опытными специалистами на основе опыта применения, простое в эксплуатации и решение проблем, возникающих при применении в сельском хозяйстве

Встроенная коррекция цвета

Стандартизировано 7 спектральных диапазонов и постоянно обновляется

Портативная многоспектральная система визуализации поверхности растенийинструкция по эксплуатации

Система также может проводить высокопотоковые визуализационные измерения бактерий, грибов, яиц насекомых и т. Д. Токсикологические или другие исследования для точного и полного обнаружения качества пищевых зерновых, сельскохозяйственных культур, мяса и т. Д. Изображения, генерируемые системой Videometer, могут быть проанализированы другими аналитическими системами, такими как Matlab. Учитывая, что Videometer Lite может часто приноситься в теплицы, полевые или другие места для измерения, он был разработан как портативный стиль.

Рабочее программное обеспечение VideometerLab Lite, разработанное мощной командой биоинформатики и программного обеспечения компании Videometer, полностью учитывает потребности в практических приложениях, прост в эксплуатации и мощен. Компания Videometer также постоянно работает над новыми алгоритмами и обновляет их для удовлетворения различных потребностей.

Портативная многоспектральная система визуализации поверхности семян VideometerLab Lite позволяет получить полезную информацию, измеряя изображения семян в светодиодных вспышках на семи различных длинах волн (диапазон длин волн 405 - 850 нм). Эти изображения могут быть независимо проанализированы и использованы, а также наложены для синтеза цветовых изображений с высоким разрешением. Базовый интегрированный модуль, состоящий из семи диапазонных многоспектральных систем визуализации. Программное обеспечение может выполнять калибровку цвета, распознавание меток, преобразование диаграмм серого и так далее.

Применение полевых многоспектральных систем профилирования

Феноменальный анализ / эксгумация, генотип - фенотипная корреляция

Сельскохозяйственная селекция

Садоводство, агроинформатика

Анализ качества плодов

Патологические исследования растений

Анализ биомассы

Исследование зарождения семян

Антиретроспективное исследование

Параметры прямого измерения

размер

форма

цвет

Формальные текстуры

Спектральная структура

Спектральные компоненты, связанные с химией поверхности

Количество

Косвенные измерения или расчеты

Чистота семян

Процент прорастания

всхожесть

Жизнеспособность семян

Здоровье семян

Зрелость семян

Продолжительность жизни семян и т.д.

Основные характеристики

Интегрированные сферы обеспечивают равномерное и рассеянное освещение

Спектральная визуализация и количественный анализ за 10 - 15 секунд

7 Разные длины волн / источники света

3 мегапикселя / длина волны, доступно, разрешение 21 мегапиксель / кадр

Стандартное оборудование включает в себя простой в использовании калибровку оборудования

* Функция измерения цвета по сравнению с традиционной технологией RGB

В зависимости от потребностей приложения можно автоматически переключать динамический диапазон.

Срок службы источника света может достигать 100 000 часов.

Улучшена техническая стабильность светодиодных источников

Исследования с мощным исследовательским программным обеспечением

Простые инструменты построения формул для обычного применения (моделирование)

Особенности изображения

Быстрый неразрушающий контроль

Обработка каждого образца занимает всего 10 - 20 секунд, включая обработку.

Сочетание с другими разрушительными технологиями

измерение высокой гибкости

Основное внимание: Многоразовая стирка, прослеживаемость, долговечность, переносимость

технические параметры

Время полного анализа 10 - 15 секунд / образец

Источник питания: 5 V DC 3 A

Потребление энергии 300 Вт

Эксплуатация температуры окружающей среды: 5 - 40°C, хранение - 5 - 50°C

Влажность окружающей среды 20 - 90% RH Относительная влажность, неконденсация

Варианты программного обеспечения: Набор инструментов обработки изображений (IPT)

Набор инструментов спектрального изображения (MSI)

Ящик инструментов

Размер устройства: 270 мм (h) * 240 мм (w) * 200 мм (d)

Вес: 1.1 кг

Примеры применения

Различают семена по хлорофиллу / зрелости

Исследования ученых из Великобритании сосредоточены на оценке передовых методов визуализации для обнаружения грибков и точной количественной оценки корневой посадки, а также для оценки воздействия на здоровье верхних слоев земли путем измерения параметров фотосинтеза. В исследовании использовалась мультиспектральная система визуализации VideometerLab.

На рисунке показано, что « Take - all» заражает саженцы пшеницы. Слева - оригинальное изображение с красной стрелкой, обозначающей потерю « take - all», оцениваемой вручную; На правом рисунке показано то же изображение, проанализированное « VideometerLab», которое классифицирует корневую ткань как сенсорную (голубую) и здоровую (оранжевую / желтую).

Использование мультиспектральной системы визуализации Videometer

Квиноа (Chenopodium quinoa) - это культура, богатая питательными веществами и широко культивируемая во многих странах. Грибковые заболевания, такие как кремовая плесень, ограничивают урожайность зерновых, а культивирование устойчивых препаратов, таких как кремостойкие плесени, является центральной целью селекции квиноа.

Измерение фенотипической реакции киноа на Фрост - плесень (Peronospora variabilis) с помощью обычной RGB - визуализации затруднено из - за того, что различные генотипы киноа мешают различным зеленым и красным пятнам на листьях, как показано на рисунках 1 и 2.

Разработать протоколы анализа изображений, чтобы отличить здоровые ткани листьев киноа от тканей листьев киноа, зараженных Фрост - плесенью. В ходе исследований использовались многоспектральные системы визуализации Videometer для изучения форм тяжести и образования спор.

Тяжесть - это площадь лобового повреждения лопатки в процентах от общей площади лопатки. В зависимости от генотипа цвет может быть оранжевым, желтым или красным.

Спорообразование - это количество спор над поврежденной частью, измеряемое в процентах и оцениваемое путем измерения передней части лезвия.

Рисунок 1 Симптомы положительной тяжести

Рисунок 2 Формирование фронтальных спор лопастей

Анализ многоспектральных изображений

Исследователи использовали мультиспектральную систему визуализации VideometerLab 4 для получения многоспектральной визуализации, в которой интегральные шары обеспечивали равномерное освещение образца (рисунок 3). Каждый полученный слой изображения состоит из 19 различных диапазонов изображений с длиной волны от 365 нм (UVA) до 970 нм (NIR). Разрешение каждого пикселя изображения составляет ~ 41 мкм. Разрешение каждого слоя изображения составляет 2192x2192 пикселей.

Модель серьезности анализа изображений

Явление желтения (A) было хорошо видно с передней стороны лопатки генотипа G9 (рисунок 4), где были сделаны изображения RGB (обычная камера, диапазон видимого света человеческого глаза. (B) и (C) показывают 2 диапазона в многоспектральном слое, 490 нм (B) и 570 нм (C) желтого света. Первоначальная маркировка здоровой растительной ткани и определения желтого цвета, преобразование создает модель (D), которая преобразует информацию в 19 диапазонах (несколько слоев в изображении) в репрезентативные значения диапазона пикселей для всего слоя с помощью nCDA (нормализованный типичный дискриминантный анализ). После резки (E и F), можно использовать для всех изображений - все родословные и генотипы, получить количественный анализ процентной доли желтой ткани (E желтый), эта конкретная лопатка имеет 68,0%, или включает красное покрытие споровой области (F), соотношение 18,9%, желтое (желтое) соотношение 68%, общая площадь спор и желтой зоны составляет 75,8%.

Анализ изображений

На передней части лопатки (внизу) генотип G9 на изображении RGB отчетливо виден на изображении образования спор (увеличение A и B внизу). Хотя в видимом диапазоне трудно обнаружить отдельные диапазоны, здесь специально отмечен синий диапазон (490 нм) (C). Входя в диапазон NIR (780 нм) (увеличение D и E в нижней левой части), споры хорошо видны. Использование этой информации (идентифицирующей только черно - серые споры) может помочь нам отличить разрезанные споровые пиксели (F) и количественно оценить площадь, где доля спор листа составляет 12,5% (желтый дисплей), исключая площадь желтой части.

Кроме того, идентификация спор здесь более консервативна с точки зрения анализа положительных изображений. Пиксельная часть покрытой неглубокой серой зоны (пиксели больше, чем отдельные споры) оценивается в соотношении ~ 23% (здесь не показано).

рисунок4 (A) sRGB изображение. (В) 490 нм (Blu - ray), (С), 570 нм (желтый), (D) преобразования, (E) и (F), 2 типа количественного разделения.

Рисунок 5 (A) sRGB изображение, (B) 490 нм (Blu - ray), (C) 570 нм (желтый), (D) преобразование, (E) количественное разделение.

результат

Рисунок 6: Распределение средней тяжести (%) по 133 генотипам

Таблица 1 Взаимодействие с киноа - микозом вручную и на основе многоспектрального профилирования