實(shí)驗(yàn)室植物表型成像系統(tǒng)——PhenoChamber 是英國(guó)Anglia A.I.公司開發(fā)的針對(duì)植株表型研究的實(shí)驗(yàn)室型成像系統(tǒng)。PhenoChamber配備有頂部可見(jiàn)光成像單元、側(cè)面可見(jiàn)光成像單元和斜75度角可見(jiàn)光成像單元，共計(jì)三組成像單元。PhenoChamber可用于各種生物學(xué)研究中的多種植物性狀的高通量測(cè)量；該系統(tǒng)不僅可以提取二維特征，還可以創(chuàng)建一個(gè)3D點(diǎn)云來(lái)更好地建模和了解樣本的三維形態(tài)；通過(guò)簡(jiǎn)單地使用嵌入在QR碼中的項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)描述符來(lái)組織數(shù)據(jù)以用于圖像拍攝和管理，從而適合大多數(shù)植物研究實(shí)驗(yàn)。PhenoChamber是一個(gè)多功能的成像柜，設(shè)計(jì)用于植物和小型生物體的低成本表型分析，可對(duì)小盆植株、用多孔板培養(yǎng)的植物、多孔板里的葉圓片、植物的種子，也可以對(duì)細(xì)菌、小型動(dòng)物、蟲卵等進(jìn)行表型成像測(cè)量，進(jìn)行各種研究。

PhenoChamber的硬件及軟件

PhenoChamber特點(diǎn)

多成像視角

• PhenoChamber 使用3個(gè)高分辨率（HD）RGB相機(jī)，通過(guò)三個(gè)視角即頂視圖，75度和側(cè)視圖，能夠從24個(gè)視點(diǎn)對(duì)植物進(jìn)行成像。 基于服務(wù)器或云的分析軟件可測(cè)量植物高度、葉片大小、冠層信息、3D點(diǎn)云等。

板載數(shù)據(jù)管理

• 使用基于QR碼的識(shí)別來(lái)管理多個(gè)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和不同基因型的植物/物種。 數(shù)據(jù)可以直接輕松下載到USB或使用簡(jiǎn)單的RESTful API以編程方式提取，以便與現(xiàn)有工作流程輕松集成，即通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)Intranet。

簡(jiǎn)單易用的觸摸屏界面

• 使用戶能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)圖像預(yù)覽更輕松地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)管理、圖像拍攝參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)管理（允許三個(gè)高度）。

PhenoChamber應(yīng)用

• PhenoChamber可用于測(cè)量各種生物學(xué)研究中的許多植物性狀?？梢愿咄糠绞竭M(jìn)行植物高度、綠度、葉面積等參數(shù)分析。重要的是，通過(guò)在成像室內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)化方式進(jìn)行植物表型的overnight分析，即以每小時(shí)處理> 70株植物的效率，并自動(dòng)轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。

  
  

• PhenoChamber不僅可以提取植物2D特征，還可以創(chuàng)建一個(gè)3D點(diǎn)云來(lái)更好地建模和理解植物的3D形態(tài)。PhenoChamber通過(guò)使用嵌入在QR碼中的項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)描述符來(lái)組織數(shù)據(jù)，以用于數(shù)據(jù)獲取和管理，從而適合大多數(shù)植物研究實(shí)驗(yàn)。

  
  

• 自動(dòng)表型分析平臺(tái)（在.exe中用于Windows，或.app用于Mac或Linux）的設(shè)計(jì)，用于提取植物表型特征，如葉片數(shù)目、綠度和其他植被指數(shù)、投影葉面積（2D）、周長(zhǎng)、盆中植物的凸包 (convex hull)、冠層緊密度、VARI等。

  
  

• 基于CSV的導(dǎo)出文件和已處理的圖像；

  
  

• 用于表型分析的GUI（圖形用戶界面），得到植物高度等參數(shù)。

PhenoChamber不同成像角度

PhenoChamber測(cè)量參數(shù)

植物高度：2D/3D 葉面積

葉片數(shù)目：植被指數(shù)（超綠色指標(biāo)、超紅色指標(biāo)、可見(jiàn)光大氣阻抗指數(shù)VARI）等

周長(zhǎng)：植物凸包面積, 植物密度, 緊密度等

3D 點(diǎn)云：3D性狀（根據(jù)于用戶需求提供）

PhenoChamber的高通量表型分析

PhenoChamber技術(shù)參數(shù)

1. PhenoChamber硬件系統(tǒng)：

1.1 相機(jī)：3臺(tái)高清自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)（1800 ~ 2400萬(wàn)像素），分別位于頂部、側(cè)面和75度角

1.2 箱體尺寸（外形）：高2.2米，寬2米，深55厘米（針對(duì)不同尺寸植物，箱體外部尺寸可變）

1.3 箱體尺寸（內(nèi)部）：高度2米，寬度1.8米，深度50厘米（針對(duì)不同尺寸植物，箱體內(nèi)部尺寸可變）

1.4 箱體結(jié)構(gòu)：鋁型材框架

1.5 連接：RJ45以太網(wǎng)，Wi-Fi

1.6 界面：7寸電容觸摸屏

1.7 電源要求：220~240V交流

1.8 花盆適應(yīng)性：7cm或9cm方形花盆，可種植1.5米高的植物（可定制化其他尺寸）

1.9 測(cè)量方式：24個(gè)不同類型的植物視點(diǎn)，分別為0.5米、1米和1.5米(包括俯視圖、75度和側(cè)視圖，每個(gè)視圖4~8張圖片)。

1.10 旋轉(zhuǎn)臺(tái)：系統(tǒng)內(nèi)置旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可轉(zhuǎn)動(dòng)不同角度獲取不同圖片

2. PhenoChamber控制軟件：

2.1 用于二維碼生成和識(shí)別技術(shù)的服務(wù)器或基于云的控制軟件

2.2 自動(dòng)管理多個(gè)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)、植物基因型和物種

2.3 數(shù)據(jù)可以下載到USB存儲(chǔ)器或以編程方式提取(RESTful API)用于工作流集成

2.4 采用7英寸觸摸屏界面控制

3. PhenoChamber分析軟件：

3.1 基于python的表現(xiàn)型分析平臺(tái).exe (Windows)或.app (Mac)格式

3.2 用于形態(tài)特征的GUI（圖形用戶界面）：株高、葉片數(shù)量、投影葉面積 (2D)、葉片大小、冠層信息(凸包c(diǎn)onvex hull)、植物密度、密實(shí)度、堅(jiān)實(shí)度等（其他參數(shù)可定制化生成算法）。

3.3 用于光譜特征的GUI（圖形用戶界面）：過(guò)剩的綠色，過(guò)剩的紅色，VARI（可見(jiàn)大氣阻抗指數(shù)），綠色，任何基于RGB的營(yíng)養(yǎng)指數(shù)。

3.4 多光譜測(cè)量：可選配多光譜相機(jī)進(jìn)行多光譜評(píng)估，需要不同的相機(jī)設(shè)置。

3.5 可以生成3D點(diǎn)云，根據(jù)客戶需求提供3D特性分析

3.6 基于csv的量化文件和處理過(guò)的圖像 (.jpg)。

產(chǎn)地：英國(guó)Anglia A.I.