Hệ thống hình ảnh kiểu hình thực vật đa phổ di động

Videometer Lite sử dụng hệ thống nguồn sáng nhấp nháy LED, kết hợp hiệu quả 7 phép đo bước sóng và tạo ra một hình ảnh quang phổ hợp nhất, mỗi pixel tương ứng với một phổ phản xạ khác nhau. Thiết bị này bao gồm ánh sáng khả kiến cũng như dải hồng ngoại NIR để phát hiện chính xác và toàn diện các loại hình cây trồng, bệnh thực vật và nhiều hơn nữa. Có thể được mang lên giá đỡ xe đẩy, sử dụng trên cánh đồng hoặc cầm tay, Videometer Lite di động này là một nền tảng hình ảnh đa chức năng.

Hệ thống hình ảnh kiểu hình thực vật đa phổ di độngChức năng chính

Kết hợp các lợi ích của hình ảnh quang phổ và hình ảnh nhìn thấy

Hình ảnh về hạt giống, kiểu hình bệnh tật

Thiết kế di động, dễ dàng mang đến nhà kính hoặc sử dụng trong tự nhiên

Chức năng hiệu chuẩn, dữ liệu có thể lặp lại

Phần mềm được thiết kế bởi các chuyên gia giàu kinh nghiệm dựa trên kinh nghiệm ứng dụng, dễ vận hành, giải quyết các vấn đề gặp phải trong ứng dụng nông nghiệp

Sửa màu tích hợp

Tiêu chuẩn 7 dải quang phổ và đang được nâng cấp liên tục

Hệ thống hình ảnh kiểu hình thực vật đa phổ di độngMô tả sản phẩm

Hệ thống này cũng có thể tiến hành đo lường hình ảnh thông lượng cao đối với vi khuẩn, nấm, trứng côn trùng, tiến hành độc tính học hoặc các nghiên cứu khác, dùng để kiểm tra chất lượng chính xác, toàn diện đối với ngũ cốc thực phẩm, cây trồng, thịt, v.v. Hình ảnh được tạo ra bởi Videometer có thể được phân tích bởi các hệ thống phân tích khác như Matlab. Xem xét rằng Videometer Lite có thể cần phải được mang thường xuyên đến nhà kính, tự nhiên hoặc nơi khác để đo lường, nó được thiết kế theo phong cách di động.

Phần mềm làm việc của VideometerLab Lite được phát triển bởi đội ngũ tin sinh học và phần mềm mạnh mẽ của VideometerLab, xem xét đầy đủ các yêu cầu trong ứng dụng thực tế, dễ vận hành và mạnh mẽ. Videometer vẫn đang không ngừng nghiên cứu, nâng cấp các thuật toán mới phù hợp với mọi nhu cầu.

VideometerLab Lite Portable Seed Phenotype Multi Spectrum Imaging System thu thập thông tin hữu ích bằng cách đo hình ảnh của hạt giống dưới đèn flash tần số LED ở 7 bước sóng khác nhau (dải bước sóng 405-850nm). Những hình ảnh này có thể được sử dụng phân tích độc lập hoặc được xếp chồng lên nhau để tạo thành hình ảnh màu có độ phân giải cao. Mô - đun tích hợp cơ bản, bao gồm 7 hệ thống hình ảnh đa phổ băng tần. Phần mềm có thể thực hiện hiệu chuẩn màu, nhận dạng nhãn, chuyển đổi biểu đồ thang xám, v.v.

Ứng dụng hệ thống hình ảnh kiểu hình đa phổ trong lĩnh vực này

Phân tích/đào đặc điểm kiểu hình, liên kết kiểu gen-kiểu hình

Chăn nuôi nông nghiệp

Làm vườn, tin học nông nghiệp

Phân tích chất lượng trái cây

Nghiên cứu bệnh lý thực vật

Phân tích sinh khối

Nghiên cứu nảy mầm hạt giống

Nghiên cứu chống nghịch đảo

Các thông số để đo trực tiếp

kích thước

Hình dạng

màu sắc

Kết cấu hình thái

Cấu trúc phổ

Thành phần quang phổ liên quan đến hóa học bề mặt

Đếm

Đo lường hoặc tính toán gián tiếp

Hạt giống tinh khiết

Tỷ lệ nảy mầm

Tỷ lệ nảy mầm

Hạt giống Vitality

Sức khỏe hạt giống

Hạt giống trưởng thành

Hạt giống cuộc sống vv

Các tính năng chính

Các quả cầu tích hợp cung cấp ánh sáng đồng nhất và phân tán

Hình ảnh phổ và phân tích định lượng đạt được trong 10-15 giây

7 Bước sóng/nguồn sáng khác nhau

3 megapixel/bước sóng, có sẵn, độ phân giải 21 megapixel/khung hình

Thiết bị tiêu chuẩn bao gồm hiệu chuẩn thiết bị dễ sử dụng

* Chức năng đo màu so với công nghệ RGB truyền thống

Tự động chuyển đổi dải động theo yêu cầu ứng dụng

Tuổi thọ nguồn sáng dài, lên đến 100.000 giờ

Tăng cường ổn định công nghệ nguồn sáng LED

Phần mềm khám phá mạnh mẽ cho nghiên cứu

Dễ dàng sử dụng công cụ xây dựng công thức ứng dụng thông thường (mô hình hóa)

Tính năng hình ảnh

Kiểm tra nhanh, không phá hủy

Chỉ mất 10-20 giây để xử lý mỗi mẫu bao gồm cả xử lý

Kết hợp với các công nghệ đột phá khác

Đo lường linh hoạt cao

Trọng tâm chính: có thể giặt lại, truy xuất nguồn gốc, độ bền, khả năng truyền tải

Thông số kỹ thuật

Thời gian phân tích đầy đủ 10-15 giây/mẫu

Nguồn điện: 5 V DC 3 A

Tiêu thụ điện năng 300 VA

Hoạt động nhiệt độ môi trường: 5-40 ℃, lưu trữ -5-50 ℃

Độ ẩm môi trường 20-90% RH RH RH, không ngưng tụ

Phần mềm thay thế: Bộ công cụ xử lý hình ảnh (IPT)

Hộp công cụ hình ảnh quang phổ (MSI)

Hộp công cụ Spot

Kích thước thiết bị: 270 mm (h) * 240 mm (w) * 200 mm (d)

Trọng lượng: 1,1kg

Trường hợp ứng dụng

Phân biệt hạt giống bởi chất diệp lục/sự trưởng thành

Nghiên cứu của các nhà khoa học từ Vương quốc Anh tập trung vào việc đánh giá các kỹ thuật hình ảnh tiên tiến để phát hiện nấm và định lượng chính xác rễ, đánh giá tác động đến sức khỏe trên mặt đất bằng cách đo các thông số quang hợp. Hệ thống hình ảnh đa phổ VideometerLab đã được sử dụng trong nghiên cứu.

Hình ảnh cho thấy "Take-all" bị nhiễm cây lúa mì. Bên trái là hình ảnh gốc với mũi tên màu đỏ đánh dấu "take-all" thua lỗ, được đánh giá bằng tay; Hình bên phải là hình ảnh tương tự được phân tích bởi VideometerLab, phân loại mô rễ là bệnh cảm (màu xanh) và khỏe mạnh (màu cam/vàng).

Hình ảnh nấm mốc kem quinoa với Videometer Multi Spectrum Imaging System

Quinoa (Chenopodium quinoa) là một loại cây trồng giàu chất dinh dưỡng và được trồng rộng rãi ở nhiều quốc gia. Các bệnh nấm như nấm mốc sương giá hạn chế sản lượng ngũ cốc và nuôi dưỡng các dòng kháng như nấm mốc chống sương giá là mục tiêu trung tâm của việc nhân giống quinoa.

Việc sử dụng hình ảnh RGB thông thường để đo phản ứng kiểu hình của quinoa đối với bệnh nấm sương (Peronospora variabilis) là khó khăn hơn vì các kiểu gen quinoa khác nhau có các đốm màu xanh lá cây và đỏ khác nhau trên lá để can thiệp, xem Hình 1 và 2.

Phát triển các quy trình phân tích hình ảnh để phân biệt giữa mô lá quinoa khỏe mạnh và mô lá quinoa bị nhiễm nấm mốc sương giá. Nghiên cứu sử dụng hệ thống hình ảnh đa phổ Videometer để tiến hành nghiên cứu về kiểu hình mức độ nghiêm trọng và sự hình thành bào tử.

Mức độ nghiêm trọng là phần trăm diện tích bị thương ở mặt trước của lưỡi dao so với toàn bộ diện tích lưỡi dao. Tùy thuộc vào kiểu gen, màu sắc có thể là cam, vàng hoặc đỏ.

Sự hình thành bào tử là lượng bào tử phía trên phần thiệt hại, được đo theo tỷ lệ phần trăm, được đánh giá bằng cách đo mặt trước của lưỡi dao.

Sơ đồ 1 Triệu chứng nghiêm trọng tích cực của lá

Hình 2: Hình thành bào tử trước lá

Phân tích hình ảnh đa phổ

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống hình ảnh đa phổ VideometerLab 4 để tạo ra hình ảnh đa phổ, với quả cầu tích hợp đảm bảo ánh sáng đồng nhất cho mẫu (Hình 3). Mỗi lớp hình ảnh thu được bao gồm 19 dải hình ảnh khác nhau có bước sóng từ 365nm (UVA) đến 970nm (NIR). Độ phân giải mỗi pixel của hình ảnh là~41 µm. Độ phân giải của mỗi lớp hình ảnh là 2192X2192 pixel.

Mô hình độ nghiêm trọng phân tích hình ảnh

Hiện tượng vàng hóa (A) được nhìn thấy rõ ràng từ mặt trước của lưỡi kiểu gen G9 (Hình 4), hình ảnh RGB (máy ảnh thông thường, dải ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt người) được chụp. (B) và (C) cho thấy 2 dải trong lớp đa phổ, ánh sáng xanh 490 nm (B) và ánh sáng vàng 570nm (C). Mô thực vật khỏe mạnh và định nghĩa màu vàng đã được đánh dấu ban đầu, với sự chuyển đổi thiết lập mô hình (D), thông tin 19 băng tần (nhiều lớp trong hình ảnh) được chuyển đổi thông qua nCDA (phân tích phân biệt điển hình chuẩn hóa) thành các giá trị phạm vi pixel đại diện cho toàn bộ lớp. Sau khi cắt (E và F), nó có thể được sử dụng cho tất cả các hình ảnh - tất cả các dòng và kiểu gen, để có được một phân tích định lượng tỷ lệ phần trăm của mô màu vàng (E màu vàng) với tỷ lệ lá cụ thể là 68,0%, hoặc bao gồm vùng bào tử phủ màu đỏ (F) với tỷ lệ 18,9%, vàng (vàng) với tỷ lệ 68%, bào tử và vùng hoàng hóa với tỷ lệ 75,8%.

Phân tích hình ảnh Sự hình thành bào tử

Ở mặt trước của lưỡi dao (phía dưới), hình ảnh hình thành bào tử có thể nhìn thấy rõ ràng với kiểu gen G9 trong hình ảnh RGB (phóng to A và B ở phía dưới). Mặc dù rất khó để phát hiện một dải riêng lẻ trong dải ánh sáng khả kiến, dải ánh sáng xanh (490nm) (C) được đánh dấu đặc biệt ở đây. Bước vào dải NIR (780nm) (D và E khuếch đại ở phía dưới bên trái), các bào tử được nhìn thấy rõ ràng. Việc sử dụng thông tin này (chỉ xác định các bào tử màu xám đen) có thể giúp chúng tôi phân biệt điểm ảnh bào tử cắt (F) và định lượng diện tích này, với tỷ lệ bào tử lưỡi dao này là 12,5% (hiển thị màu vàng), ngoại trừ một phần diện tích bị vàng hóa.

Ngoài ra, biểu tượng bào tử ở đây còn bảo thủ hơn so với phân tích hình ảnh chính diện. Phần pixel của vùng tro không đen bao phủ (pixel lớn hơn một bào tử) được ước tính có tỷ lệ bào tử~23% (không được hiển thị ở đây).

Hình4 (A) hình ảnh sRGB. (B), 490nm (ánh sáng xanh), (C), 570nm (màu vàng), (D) chuyển đổi, (E) và (F), 2 loại phân chia định lượng.

Hình 5 (A) hình ảnh sRGB, (B) 490nm (Blu-ray), (C) 570nm (vàng), (D) chuyển đổi, (E) phân chia định lượng.

kết quả

Hình 6: Phân bố mức độ nghiêm trọng trung bình (%) của 133 kiểu gen

Bảng 1 Làm bằng tay và dựa trên hình ảnh kiểu hình đa quang phổ