
一、產(chǎn)品定位與范疇
托普云農(nóng)作物表型數(shù)據(jù)采集儀及配套系統(tǒng)是面向遺傳育種、植物生理學(xué)和作物學(xué)研究的國(guó)產(chǎn)化數(shù)字表型裝備體系,作物表型數(shù)據(jù)采集儀(TPZW-BX-1系列)。核心目標(biāo)是以非接觸式機(jī)器視覺(jué)、多光譜/高光譜成像與深度學(xué)習(xí)算法,替代人工使用直尺、游標(biāo)卡尺進(jìn)行的破壞性/半破壞性測(cè)量,將株高、葉面積、莖粗、穗部性狀及冠層生理指標(biāo)轉(zhuǎn)化為可追溯的結(jié)構(gòu)化數(shù)字表型數(shù)據(jù)。
二、工作原理與技術(shù)架構(gòu)
感知層:依據(jù)機(jī)型搭載工業(yè)級(jí)RGB可見(jiàn)光相機(jī)、多光譜(含NDVI等植被指數(shù)解算)、高光譜推掃成像、深度/RGB-D相機(jī)(三維點(diǎn)云重建)、紅外熱成像及微距測(cè)距傳感器,部分型號(hào)可擴(kuò)展溫濕光氣象探頭。
采集層:通過(guò)手持原位拍攝、便攜桿俯拍或自動(dòng)傳送/無(wú)人車跨壟掃描,獲取植物二維圖像、三維點(diǎn)云或多波段反射光譜數(shù)據(jù)。
解析層:內(nèi)置自研AI算法(TP-AIPheno平臺(tái)),完成植株/葉片分割、背景去除、單株匹配與參數(shù)提取,自動(dòng)計(jì)算形態(tài)(株高、冠幅、葉面積、莖粗、穗長(zhǎng)、莖葉夾角等)與生理(葉綠素相對(duì)含量、水分脅迫指數(shù)、冠層溫度等)表型指標(biāo)。
管理層:本地存儲(chǔ)或無(wú)線同步至Web端云平臺(tái),支持按試驗(yàn)小區(qū)、品種編號(hào)分組管理,圖像與數(shù)值結(jié)果可批量導(dǎo)出為標(biāo)準(zhǔn)格式文件。
三、主要功能
作物表型數(shù)據(jù)采集儀主要用于測(cè)量作物植株表型性狀數(shù)據(jù),包含角度測(cè)量、長(zhǎng)度測(cè)量、粗度測(cè)量、葉面積測(cè)量等功能。
1.超輕便設(shè)計(jì):?jiǎn)稳丝刹僮魇褂谩?/span>
2.多功能模式組合:長(zhǎng)度、寬度、角度、粗度模式組合,功能*。
3.功能模式切換自如:7個(gè)功能模式可自由切換。
4.分批次分組測(cè)量:可根據(jù)種植小區(qū)行號(hào)分批次進(jìn)行測(cè)量。
5.數(shù)據(jù)記錄:自動(dòng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù),提高工作效率,測(cè)量精確度高。
6.數(shù)據(jù)導(dǎo)出:測(cè)量數(shù)據(jù)可通過(guò)U盤導(dǎo)出,無(wú)需再手工輸入。
四、典型產(chǎn)品簡(jiǎn)述
| 產(chǎn)品名稱 | 代表型號(hào) | 適用場(chǎng)景 |
| 作物表型數(shù)據(jù)采集儀 | TPZW-BX-1 | 大田逐株快速測(cè)長(zhǎng)/角/粗/面積,單人操作 |
| 手持式植物表型采集分析系統(tǒng) | TP-plant-SC | <1m矮稈作物、盆栽原位拍攝+手機(jī)App即時(shí)分析 |
| 便攜式高通量表型采集分析平臺(tái) | TP-BX-2D/2DM/2DMG/2NT | 田間冠層俯拍,可選多光譜/高光譜/深度/熱成像 |
| 高光譜高通量表型成像系統(tǒng) | TP-GTL-W等 | 傳送帶送入,自動(dòng)二維/三維/高光譜批量掃描 |
| 無(wú)人車表型平臺(tái) | 橫跨式高通量系統(tǒng) | 大面積試驗(yàn)田自動(dòng)巡航、跨壟群體無(wú)損監(jiān)測(cè) |
五、科研與應(yīng)用領(lǐng)域
作物遺傳育種:大規(guī)模株系/品系形態(tài)性狀高通量篩選(理想株型、抗倒伏莖粗、穗部產(chǎn)量構(gòu)成因子)。
抗逆與生理研究:干旱/高溫/鹽堿脅迫下冠層溫度、光譜指數(shù)與生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)時(shí)序監(jiān)測(cè)。
種質(zhì)資源鑒定:標(biāo)準(zhǔn)化記錄核心農(nóng)藝性狀,建立數(shù)字化種質(zhì)表型檔案。
植保與病理:病斑面積自動(dòng)測(cè)算、早期間侵染熱異常識(shí)別。
教學(xué)與示范:為學(xué)生提供客觀、可重復(fù)的表型測(cè)量手段,降低人為讀數(shù)誤差。
六、學(xué)術(shù)價(jià)值與國(guó)產(chǎn)化意義
該系列裝備實(shí)現(xiàn)從傳感器模組、機(jī)械結(jié)構(gòu)到AI解析算法的全鏈路國(guó)產(chǎn)化,國(guó)內(nèi)田間數(shù)字化表型采集設(shè)備的短板。相較傳統(tǒng)人工測(cè)量,具有無(wú)損、高通量、可重復(fù)、抗主觀偏差的優(yōu)勢(shì),可與基因型數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)支撐基因型—表型關(guān)聯(lián)分析(GWAS、QTL定位),為分子設(shè)計(jì)育種與智慧栽培決策提供可靠的定量表型基礎(chǔ)。
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