移动式激光3D植物表型平台PlantEye

根据“Sensor-to-Plant”和“Know How”理念设计的表型平台

PhenoSpex公司是由来自德国Julich研究中心（Forschungszentrum Julich，欧洲**的科研单位之一）和亚琛工业大学（德国*负盛名的理工科大学之一）的研究人员创办的。PhenoSpex于2009年创办于德国边境古城亚琛，后来搬到荷兰，两个办公地点仅仅相隔不到20公里。

移动式激光3D植物表型平台PlantEye设计用于在非常严酷的环境条件下工作，可以长期耐受全日照辐射而不影响测量。

PlantEye的设计基于“Sensor-to-Plant”理念。它可以安装于任何可移动的支撑结构上，例如移动式灌溉系统、天车、拖拉机等等。高度智能化的设计允许其快速集成到现有的设施上并快速开始扫描工作。仪器内置的算法可以自动计算植物高度、叶面积、盖度、叶片数目/植物数目等参数。

PlantEye已被大量用于高通量的扫描单子叶或双子叶植物的表型。PlantEye是一个开放式平台，因此3D数据和客户开发的算法都可以集成进来。

基于“Know-How”理念，在深入了解客户需求的基础上，PhenoSpex为客户提供定制化的系统解决方案，“量身定做”解决客户遇到的实际问题。

技术原理

图1 图2 图3

1.一束激光线垂直向下打在植物体上（图1中红线），在和植物体（叶片、茎杆等）接触的地方会产生反射和折射。

2.PlantEye的摄像头会采集植物体不同部位的激光线反射信号（图2中蓝线）。

3.PlantEye在移动的过程中，就可以将这种高低不平的线状信号连续采集，获得三维点阵云图，通过建模进一步得出植物体的三维结构信息。

传统的激光3D扫描仪在强日光照射下由于噪音太大而不能正常工作，而PlantEye系统的优点在于，它可以在所有的自然光照环境下工作，不受全日照辐射的影响。因此，PlantEye系统才能在温室内或田间进行测量。

应用领域

主要功能

测量结果示例

前视图 右视图 后视图 左视图

俯视图 仰视图 放大视图

主要技术参数

移动式激光3D植物表型平台PlantEye

l测量的植物高度和分辨率：高度0-1500 mm，分辨率0.2-1.0 mm；其它植物高度可定制

l传感器到植物的距离：*小350-650 mm，**1100-2200 mm

l扫描波长：700-1100 mm

l测量速率：每秒50个XZ轮廓图

l信号接口：IN/OUT触发信号接口

l触发选择：感应开关，RFID，光学二维码，外部信号（如定位系统），其它选择可定制

l测量参数：高度（平均高度和**点）、独立叶面积、总叶面积（冠层面积）、投影叶面积、盖度、植物数目、叶片数目、叶片倾斜角PHI（Φ）、叶片方位角THETA（θ）、莲座状植物（rosette plants）的直径、植物体积等。

l数据下载：允许下载3D点阵云图（原始数据）、植物生长数据和高度柱状图等。

l数据传输：通过Wifi无线传输

l数据压缩：自动压缩

l远程访问：支持通过>远程访问（ssh协议）

l工作温度：0-50℃

l工作湿度：<90% RH

l供电：12 VDC、24 VDC、230 VAC均可

l激光安全等级：1M

l光环境：耐受全日照辐射

l防护等级：IP67

l尺寸：485 x 240 x 110 mm

l重量：3.4 kg

PSX数据存储方案

l数据库：PostgreSQL数据库

lPSX低通量方案：准系统电脑（Barebone computer）

lPSX超供通量服务器方案：1U Intel Dual-CPU服务器（8 cores x 1GHz）， 8 GB；3 x 2000 GB硬盘；RAID 5控制器；1.5 TB磁带驱动器

HortControl数据管理系统

l工作界面：通过浏览器登录工作

l软件界面：提供不同界面用于数据自动导入，用于集成导入其它环境或植物传感器的数据

l数据下载：允许下载数据（ASCI）进行进一步分析，允许导入/导出数据库

l档案功能：具备档案录入、显示，作物管理、实验管理功能

l统计功能：数据平均值和偏差值的统计分析

l上载功能：能够上载高通量平台的实验设置信息

l报警功能：数据异常时报警

l2D Mapping功能：对不同生长区域进行2D Mapping，用于定量分析