植物中表型成像分析检测方案(光学测量仪)

易科泰生态技术有限公司 Ecotech Ecological Technology Ltd. EcoDrone无人机遥感技术 ——基于多光谱成像与红外热成像技术的作物表型、精准农业应用方案 在全球变暖与水资源枯竭的背景下，作物冠层叶绿素效率、水分有效利用与水分胁迫成为作物表型分析、遗传育种、灌溉管理等重要的研究课题。易科泰生态技术公司以自主研发的EcoDrone无人机遥感技术为基础，引进国际先进的多光谱及红外热成像技术，为作物表型及精准农业研究提供全新的应用方案。 易科泰公司凭借多年在农业、林业、生态环境领域仪器技术研发集成及推广经验，结合多光谱成像及红外热成像技术的独特优势，率先将其引入EcoDrone专业无人机遥感平台和陆基作物表型测量监测平台，通过选配多光谱、红外热成像、高光谱及叶绿素荧光成像技术，并配合土壤水分、空气温湿度、茎流等监测网络，组成完整的陆空双基作物数字化系统，从而使精准农业研究手段由事后分析评价阶段转为事中控制及事先预防阶段，为野外大田作物表型研究、水分胁迫监测、产量预估、精准农业及指导灌溉等方面，提供方便、快速、一体化的解决方案。 一 EcoDrone专业无人机遥感平台 1.1 UAS-4轻便型无人机 主要特点： 自主研发4旋翼便携型专业无人机平台（专利号ZL 2016 2 1103365.8），荣获第24届中国杨凌农业高新科技成果博览会“后稷奖” 空机悬停时间达高60分钟，有效作业时间可达50分钟以上 具备信号干扰保护，故障保护，低电压自动保护，一键自动返航降落功能 标配高清RGB镜头实时图像回传，飞行现场尽收眼底。 模块式设计、强大的可扩展性能和兼容性，可自由随时随地更换监测设备、满足各种野外监测要求，可同时搭载2种不同的监测设备如高清RGB相机、红外热成像和多光谱相机等 可选配RGB镜头、多光谱镜头、NDVI镜头、红外热成像镜头、空气质量监测模块等 全方位顶尖专家支持，包括无人机专家、光谱遥感专家、生态环境专家等 专业无人机遥感技术支持、培训 主要技术指标： 裸机重量1850g，标配起飞重量4600g（包括电池、云台、镜头），最大起飞重量8000g 外形尺寸：916mm x 916mm x 220mm（螺旋桨及支架等展开），对称轴距650mm 抗风能力：5级（8m/s 、28.8km/h) 抗雨能力：在小雨天气可执行作业任务，但是不推荐雨天作业 高精度GPS模块，支持GPS／北斗双模 具备航点导航、定点、悬停、定高、航线、区域覆盖、环绕及跟随（follow-me模式，需地面站支持）等飞行模式，具备“黑匣子”功能模块等 遥控器：工作频率840MHz，通道数10，发射功率（EIRP）FCC 100 dBm，控制距离5km（无干扰环境下可达15km） 在线图传（FPV接收）：工作频段5.8G，支持DVR黑匣子功能，最大距离5km 地面站软件（笔记本电脑用户自备）：一站式智能软件系统，具备飞行监控、参数设置、语音报读功能，内嵌地形地貌数据，全自动规划航线，支持一键返航 1.2 UAS-8 多光谱与红外热成像无人机遥感平台 主要特点： 自主研发8旋翼多功能无人机平台，适应高海拔、低气压等复杂严苛环境，海拔5000m以上高原地区可安全作业。 强大的可扩展性能和兼容性，最多可同时搭载3种不同传感器，实现一机多能。 一次飞行可同时搭载10通道双机多光谱成像系统、双光红外热成像及RGB相机，同步获取10通道多光谱数据、红外热成像数据、RGB彩色影像，真正做到事半功倍。 可选配RGB镜头、多光谱镜头、高光谱镜头、3D LiDAR传感器、NDVI专业镜头、红外热成像镜头、空气质量监测系统等。 采用开源框架，集成自主双机热备份飞控，多重保护确保飞行安全。 全方位顶尖专家支持，包括无人机专家、遥感专家、生态环境专家等。 主要技术指标： 最大起飞重量16Kg，有效载荷6Kg。 最大悬停时间： 50min（无负载），40min（负载1.5kg）。 抗风性能：5级风可安全飞行（10m/s）、瞬间可承受6级风(13m/s)。 抗雨能力：小雨天气可执行作业任务，但是不推荐雨天作业。 标配高清RGB镜头实时图像回传，飞行现场尽收眼底。 遥控器工作频率：840MHz，最大通信距离（无干扰、无阻挡）：≥15km 等效全向辐射功率（EIRP）：10dBm@900M、13dBm@5.8G、20dBm@2.4G 视频输出接口：HDMI，SDI，USB 协同功能：支持多机互联 地面站软件（笔记本电脑用户自备）：一站式智能软件系统，具备飞行监控、参数设置、语音报读功能，内嵌地形地貌数据，全自动规划航线，支持一键返航 二 光谱成像传感器技术 2.1 RedEdge-MX多光谱成像相机 RedEdge-MX相机，集入射光传感器（DLS）与GPS于一体，全身铝合金打造，是一款美观大气、坚固耐用并久经考验的专业无人机载多光谱传感器。，可无缝集成于EcoDrone UAS-4/8平台，组成即时可用的科研级无人机多光谱遥感系统，是市场上最灵活、最实用的解决方案之一。 主要特点： 一次飞行可同步获取5个窄带光谱波段。 高影像分辨率：120m飞行高度时分辨率可达8cm。 SD卡存储全部带有地理位置标签的影像。 直观的网络设置界面，可通过Wi-Fi设置，独立工作。 全新铝制机身，更耐用，更耐高温。 用于精确、可重复测量的经辐射计量校准的光谱成像仪。 完全访问原始数据，可以使用多种处理分析平台生成输出。 应用领域： 作物表型及精准农业 作物长势和农情监测 农业灾害胁迫监测评估 生态环境调查监测 水资源规划管理 土壤侵蚀监测评估 地理信息系统 2.2 10通道多光谱成像系统 10通道多光谱成像系统，是在RedEdge-MX基础上，新增RedEdge-MX Blue相机，组成同步10通道多光谱成像解决方案，用于高级别遥感和精准农业研究。本系统以新的RedEdge-MX Blue为特色，在原有5个标准波段基础上，加上一组新的滤波器，使更多、更详细的分析成为可能，如浅水环境监测和叶绿素效率及植物红边坡度的详细分析。 主要特点： 一次飞行同步获取10通道多光谱影像，飞行作业事半功倍 同一无人机即可同时搭载RedEdge-MX和RedEdge-MX Blue，无需更换无人机平台 结合下行光传感器和GPS进行流线型集成，确保精确的环境光校准 双机共用一套DLS和GPS，节省成本和重量的同时，确保双机同时、同步、同光线 可与EcoDrone UAS-4/8无人机平台组成即飞即用（Ready-to-fly）系统 配备固定支架和快速安装连接器，可兼容DJI等无人机平台 利用新增的海岸蓝色波段监测浅水环境（气溶胶、浮质等） 利用新增的红、绿及两个红边波段详细分析叶绿素效率或红边坡度 两相机波段可任意互换使用，允许用户创建多种新的指数模型及详细分析 技术参数： 重量 508.8g（含两个传感器、双机安装板、DLS2、线缆） 尺寸 8.7cm×12.3cm×7.6cm 电源 4.2-18.8V DC 光谱波段 海岸蓝（444,28）、绿（531,14）、红（650,16）、红边（705,10）、红边（740,18） 蓝（475,32）、绿（560,27）、红（668,14）、红边（717,12）、近红外（842,57） RGB输出 3.6MP（全局快门，所有波段均对齐） 分辨率 1280×960（单波段1.2MP） 地面采样间隔 8cm/像素（120m相对高度） 拍摄速率 1秒/次，全部波段 接口 串口通讯，10/100/1000以太网，可移除Wi-Fi，外部触发，GPS，SDHC 视场角 47.2° 触发选项 定时模式、重叠模式、外部触发模式、人工触发模式 温度 0-40℃环境（无气流）；0-50℃环境（气流＞0.5m/s） 套装内容 RedEdge-MX传感器、RedEdge-MX Blue传感器、镜头保护盖、反射校准板、DLS及GPS、线缆、安装螺丝、快速转接板、硬质运输箱 应用领域： 作物表型及精准农业 作物长势和农情监测 农业灾害胁迫监测 生态环境调查监测 浅水环境监测 植物叶绿素效率评估 2.3 WIRIS ProSc高精度红外热成像系统 ——拥有超高的温度灵敏度和精度、优质的服务和软件分析技术支持 WIRIS ProSc是一款先进的热成像相机，适用于精准农业、作物表型研究、森林管理、景观生态、环境及气候变化研究、建筑结构研究（大坝、烟囱、桥梁）、地质、考古等复杂严苛、最具挑战性的应用领域。 主要特点： 具备超红外分辨率功能：可达1280×1024像素 RGB镜头具备全高清画质(1920×1080像素)分辨率，并提供了无与伦比的光学变焦功能，最高可达10倍变焦，远距离成像清晰可辩。 独一无二的256GB SSD数据存储 提供可用于开发自定义应用程序的SDK工具包 超高的热灵敏度（＜30mk） 真正的低温漂移（即使长航时作业） 具有极高均匀性的热图 特殊气候室中精确校准，无论在测量不同温度，还是在不同工作温度下的测量，均达到了无与伦比的精度：±2°C或±2%。 2.4 WIRIS Agro作物水分胁迫成像测量系统 ——实时CWSI测量及生物量覆盖评估，空陆双基两用的精准农业研究利器 主要特点： 水状况监测-监测水分胁迫： 作物在生长季节的缺水状况。无论作物是否灌溉。特殊彩色地图“Crop”和“CropStep”可用。实时可视化显示大田及作物自身水分分布状况。 灌溉管理： 灌溉系统优化既包括确定合适的土壤传感器位置，也包括结构优化。特殊彩色地图“Water”和“WaterStep”可用。实时可视化显示需要灌溉或无需灌溉的大田作物分布状况。 表型研究： 不同的植物品种对可用水量敏感程度。Agro相机将帮助您确定与其他物种的植物相比，特定物种的植物处于水胁迫的频率。 专业分析软件-CWSI Analyzer： CWSI Analyzer是一款用于处理CWSI图像的桌面软件。它允许设置正确计算CWSI所需的参数，包括表格和附加测量。该软件的最大优势是预定义的最常见作物，能够同时处理数数百幅图像。 指数量化分析： 实时获取CWSI及计算生成生物量覆盖指数， 坚固、优美的结构设计： 轻质铝合金外壳防护，为适应工业、野外环境使用，避免相机损坏的潜在风险。 应用领域： 精准农业、智慧农业 植物干旱胁迫分析 土壤水分监测保墒 植物表型研究 作物产量预估 农业灌溉管理 森林资源管理 海洋科学研究 附：EcoDrone无人机遥感技术应用案例集锦 北京市海淀区高里掌路3号院6号楼1单元101B 邮编100190 Tel.: +86 10 82611269/1572 Fax: +86 10 62465844 http://www.eco-tech.com.cn Email: sales@eco-tech.com.cn info@eco-tech.com.cn 在全球变暖与水资源枯竭的背景下，作物冠层叶绿素效率、水分有效利用与水分胁迫成为作物表型分析、遗传育种、灌溉管理等重要的研究课题。易科泰生态技术公司以自主研发的EcoDrone无人机遥感技术为基础，引进国际先进的多光谱及红外热成像技术，为作物表型及精准农业研究提供全新的应用方案。易科泰公司凭借多年在农业、林业、生态环境领域仪器技术研发集成及推广经验，结合多光谱成像及红外热成像技术的独特优势，率先将其引入EcoDrone专业无人机遥感平台和陆基作物表型测量监测平台，通过选配多光谱、红外热成像、高光谱及叶绿素荧光成像技术，并配合土壤水分、空气温湿度、茎流等监测网络，组成完整的陆空双基作物数字化系统，从而使精准农业研究手段由事后分析评价阶段转为事中控制及事先预防阶段，为野外大田作物表型研究、水分胁迫监测、产量预估、精准农业及指导灌溉等方面，提供方便、快速、一体化的解决方案。一 EcoDrone专业无人机遥感平台1.1 UAS-4轻便型无人机主要特点： 自主研发4旋翼便携型专业无人机平台（专利号ZL 2016 2 1103365.8），荣获第24届中国杨凌农业高新科技成果博览会“后稷奖” 空机悬停时间达高60分钟，有效作业时间可达50分钟以上 具备信号干扰保护，故障保护，低电压自动保护，一键自动返航降落功能 标配高清RGB镜头实时图像回传，飞行现场尽收眼底。 模块式设计、强大的可扩展性能和兼容性，可自由随时随地更换监测设备、满足各种野外监测要求，可同时搭载2种不同的监测设备如高清RGB相机、红外热成像和多光谱相机等 可选配RGB镜头、多光谱镜头、NDVI镜头、红外热成像镜头、空气质量监测模块等 全方位顶尖专家支持，包括无人机专家、光谱遥感专家、生态环境专家等 专业无人机遥感技术支持、培训主要技术指标： 裸机重量1850g，标配起飞重量4600g（包括电池、云台、镜头），最大起飞重量8000g 外形尺寸：916mm x 916mm x 220mm（螺旋桨及支架等展开），对称轴距650mm 抗风能力：5级（8m/s 、28.8km/h) 抗雨能力：在小雨天气可执行作业任务，但是不推荐雨天作业 高精度GPS模块，支持GPS／北斗双模 具备航点导航、定点、悬停、定高、航线、区域覆盖、环绕及跟随（follow-me模式，需地面站支持）等飞行模式，具备“黑匣子”功能模块等 遥控器：工作频率840MHz，通道数10，发射功率（EIRP）FCC 100 dBm，控制距离5km（无干扰环境下可达15km） 在线图传（FPV接收）：工作频段5.8G，支持DVR黑匣子功能，最大距离5km 地面站软件（笔记本电脑用户自备）：一站式智能软件系统，具备飞行监控、参数设置、语音报读功能，内嵌地形地貌数据，全自动规划航线，支持一键返航1.2 UAS-8 多光谱与红外热成像无人机遥感平台主要特点： 自主研发8旋翼多功能无人机平台，适应高海拔、低气压等复杂严苛环境，海拔5000m以上高原地区可安全作业。 强大的可扩展性能和兼容性，最多可同时搭载3种不同传感器，实现一机多能。 一次飞行可同时搭载10通道双机多光谱成像系统、双光红外热成像及RGB相机，同步获取10通道多光谱数据、红外热成像数据、RGB彩色影像，真正做到事半功倍。 可选配RGB镜头、多光谱镜头、高光谱镜头、3D LiDAR传感器、NDVI专业镜头、红外热成像镜头、空气质量监测系统等。 采用开源框架，集成自主双机热备份飞控，多重保护确保飞行安全。 全方位顶尖专家支持，包括无人机专家、遥感专家、生态环境专家等。 主要技术指标： 最大起飞重量16Kg，有效载荷6Kg。 最大悬停时间： 50min（无负载），40min（负载1.5kg）。 抗风性能：5级风可安全飞行（10m/s）、瞬间可承受6级风(13m/s)。 抗雨能力：小雨天气可执行作业任务，但是不推荐雨天作业。 标配高清RGB镜头实时图像回传，飞行现场尽收眼底。 遥控器工作频率：840MHz，最大通信距离（无干扰、无阻挡）：≥15km 等效全向辐射功率（EIRP）：10dBm@900M、13dBm@5.8G、20dBm@2.4G 视频输出接口：HDMI，SDI，USB 协同功能：支持多机互联 地面站软件（笔记本电脑用户自备）：一站式智能软件系统，具备飞行监控、参数设置、语音报读功能，内嵌地形地貌数据，全自动规划航线，支持一键返航二 光谱成像传感器技术2.1 RedEdge-MX多光谱成像相机RedEdge-MX相机，集入射光传感器（DLS）与GPS于一体，全身铝合金打造，是一款美观大气、坚固耐用并久经考验的专业无人机载多光谱传感器。，可无缝集成于EcoDrone UAS-4/8平台，组成即时可用的科研级无人机多光谱遥感系统，是市场上最灵活、最实用的解决方案之一。 主要特点：l 一次飞行可同步获取5个窄带光谱波段。l 高影像分辨率：120m飞行高度时分辨率可达8cm。l SD卡存储全部带有地理位置标签的影像。l 直观的网络设置界面，可通过Wi-Fi设置，独立工作。l 全新铝制机身，更耐用，更耐高温。l 用于精确、可重复测量的经辐射计量校准的光谱成像仪。l 完全访问原始数据，可以使用多种处理分析平台生成输出。应用领域：l 作物表型及精准农业l 作物长势和农情监测l 农业灾害胁迫监测评估l 生态环境调查监测l 水资源规划管理l 土壤侵蚀监测评估l 地理信息系统2.2 10通道多光谱成像系统10通道多光谱成像系统，是在RedEdge-MX基础上，新增RedEdge-MX Blue相机，组成同步10通道多光谱成像解决方案，用于高级别遥感和精准农业研究。本系统以新的RedEdge-MX Blue为特色，在原有5个标准波段基础上，加上一组新的滤波器，使更多、更详细的分析成为可能，如浅水环境监测和叶绿素效率及植物红边坡度的详细分析。主要特点：l 一次飞行同步获取10通道多光谱影像，飞行作业事半功倍l 同一无人机即可同时搭载RedEdge-MX和RedEdge-MX Blue，无需更换无人机平台l 结合下行光传感器和GPS进行流线型集成，确保精确的环境光校准l 双机共用一套DLS和GPS，节省成本和重量的同时，确保双机同时、同步、同光线l 可与EcoDrone UAS-4/8无人机平台组成即飞即用（Ready-to-fly）系统l 配备固定支架和快速安装连接器，可兼容DJI等无人机平台l 利用新增的海岸蓝色波段监测浅水环境（气溶胶、浮质等）l 利用新增的红、绿及两个红边波段详细分析叶绿素效率或红边坡度l 两相机波段可任意互换使用，允许用户创建多种新的指数模型及详细分析 技术参数：重量508.8g（含两个传感器、双机安装板、DLS2、线缆）尺寸8.7cm×12.3cm×7.6cm电源4.2-18.8V DC光谱波段海岸蓝（444,28）、绿（531,14）、红（650,16）、红边（705,10）、红边（740,18）蓝（475,32）、绿（560,27）、红（668,14）、红边（717,12）、近红外（842,57）RGB输出3.6MP（全局快门，所有波段均对齐）分辨率1280×960（单波段1.2MP）地面采样间隔8cm/像素（120m相对高度）拍摄速率1秒/次，全部波段接口串口通讯，10/100/1000以太网，可移除Wi-Fi，外部触发，GPS，SDHC视场角47.2°触发选项定时模式、重叠模式、外部触发模式、人工触发模式温度0-40℃环境（无气流）；0-50℃环境（气流＞0.5m/s）套装内容RedEdge-MX传感器、RedEdge-MX Blue传感器、镜头保护盖、反射校准板、DLS及GPS、线缆、安装螺丝、快速转接板、硬质运输箱 应用领域：l 作物表型及精准农业l 作物长势和农情监测l 农业灾害胁迫监测l 生态环境调查监测l 浅水环境监测l 植物叶绿素效率评估2.3 WIRIS ProSc高精度红外热成像系统——拥有超高的温度灵敏度和精度、优质的服务和软件分析技术支持WIRIS ProSc是一款先进的热成像相机，适用于精准农业、作物表型研究、森林管理、景观生态、环境及气候变化研究、建筑结构研究（大坝、烟囱、桥梁）、地质、考古等复杂严苛、最具挑战性的应用领域。主要特点：Ø 具备超红外分辨率功能：可达1280×1024像素Ø RGB镜头具备全高清画质(1920×1080像素)分辨率，并提供了无与伦比的光学变焦功能，最高可达10倍变焦，远距离成像清晰可辩。Ø 独一无二的256GB SSD数据存储Ø 提供可用于开发自定义应用程序的SDK工具包Ø 超高的热灵敏度（＜30mk）Ø 真正的低温漂移（即使长航时作业）Ø 具有极高均匀性的热图Ø 特殊气候室中精确校准，无论在测量不同温度，还是在不同工作温度下的测量，均达到了无与伦比的精度：±2°C或±2%。  2.4 WIRIS Agro作物水分胁迫成像测量系统——实时CWSI测量及生物量覆盖评估，空陆双基两用的精准农业研究利器主要特点：l 水状况监测-监测水分胁迫：作物在生长季节的缺水状况。无论作物是否灌溉。特殊彩色地图“Crop”和“CropStep”可用。实时可视化显示大田及作物自身水分分布状况。l 灌溉管理：灌溉系统优化既包括确定合适的土壤传感器位置，也包括结构优化。特殊彩色地图“Water”和“WaterStep”可用。实时可视化显示需要灌溉或无需灌溉的大田作物分布状况。l 表型研究：不同的植物品种对可用水量敏感程度。Agro相机将帮助您确定与其他物种的植物相比，特定物种的植物处于水胁迫的频率。l 专业分析软件-CWSI Analyzer：CWSI Analyzer是一款用于处理CWSI图像的桌面软件。它允许设置正确计算CWSI所需的参数，包括表格和附加测量。该软件的最大优势是预定义的最常见作物，能够同时处理数数百幅图像。l 指数量化分析：实时获取CWSI及计算生成生物量覆盖指数，l 坚固、优美的结构设计：轻质铝合金外壳防护，为适应工业、野外环境使用，避免相机损坏的潜在风险。 应用领域：l 精准农业、智慧农业l 植物干旱胁迫分析l 土壤水分监测保墒l 植物表型研究l 作物产量预估l 农业灌溉管理l 森林资源管理l 海洋科学研究 附：EcoDrone无人机遥感技术应用案例集锦