植物激光三维扫描测量仪PlantEye

全新的多光谱植物激光三维扫描仪PlantEye F500能够在高精度测量三维点云信息的同时，测量400-900 nm范围内4个波段的多光谱成像。这种创新的硬件传感器聚合，使得我们可以提供植物在X、Y和Z轴上所有坐标点的多光谱信息。通过点云的空间深度信息和角度信息，可以对光谱信息进行完美的校准，从而获得更加精准的数据。

PlantEye的设计遵循“Sensor-to Plant-Concept”，即不需移动植物，而是移动传感器到植物上方进行测量，这样最大限度的避免了对植物的干扰。

PlantEye除了测量并提供三维点阵云图结果外，还可以自动计算一系列的表型参数。

PlantEye可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。并且PlantEye的测量结果可以直接兼容国际植物表型界的“共同语言”——R语言，方便您用R语言进行进一步的开发和分析。

PlantEye具备IP65防护等级，即完全防止粉尘进入，并且在任何降雨环境下都不受影响。机器内置主动帕尔贴元件能够控制激光的温度从而始终保持我们需要的激光波长。PlantEye采用Wi-Fi传输数据，因此只要供电就可正常工作。

功能特性

• 专为植物表型研究设计的高分辨率多光谱激光三维扫描测量仪

• 基于“Sensor-to Plant-Conept”理念设计

• 方便集成到现有的灌溉系统、天车系统、拖拉机等移动平台上

• 自动计算植物高度、3D叶面积、叶片投影面积、数字生物量、叶片倾斜度、叶面积指数、光穿透深度、叶片盖度、归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）、光化学反射指数（PRI）、绿度、叶绿素、衰老信息等参数

• 可耐受全日照辐射而不影响测量

• IP65防护标准，在也田间苛刻环境下工作

• 测量数据兼容R语言，方便用户利用R语言的强大统计分析能力对获得的原始数据进行进一步的挖掘和分析

• 无线数据传输

工作原理

一束激光线垂直向下打在植物体上（图中红线），在和植物体（叶片、茎杆等）接触的地方会产生反射和折射。PlantEye的传感器会采集植物体不同部位的激光线反射信号（图中蓝线）。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。

老版本F400和新版本F500对比

PlantEye F500测量的参数

• 植物高度（Plant-/Canopy height）

• 3D叶面积（3D leaf area）

• 叶片投影面积（Projected leaf area）

• 数字生物量（Digital biomass）

• 叶片倾斜度（Leaf inclination）

• 叶面积指数（Leaf area index）

• 光穿透深度（Light penetration depth）

• 叶片盖度（Leaf coverage）

• 归一化植被指数（NDVI）

• 增强型植被指数（EVI）

• 光化学反射指数（PRI）

• 绿度

• 叶绿素

• 衰老信息

测量结果示例

一株玉米的测量结果

一排植物的连续测量结果（多个角度查看）

PlantEye怎样帮助您的研究

• 即插即测 → 自动计算表型参数

当您采用不是为植物表型研究设计的激光三维扫描仪测量植物时，获取表型参数是一项很有挑战性的工作。PlantEye可以自动计算一系列的植物表型参数，如植株高度、三维（总）叶面积、（总）叶片投影面积、盖度、叶片角度分布等——您不需要特殊技巧即可自动获得这些参数。

此外，我们还提供定制化算法开发服务。即您提供需求，我们为您的实验开发您需要的参数算法。我们开发，您来验证！

• 严酷的挑战：传感器如何在极端逆境下工作？ → 我们的技术是如何适应从沙特阿拉伯到挪威的不同工作环境的

很多时候植物表型测量需要在严酷的环境下进行，育种家或植物生物学家往往不能等到合适的工作环境来测量表型。这种情况下，多数光学传感器往往不能满足需求，要么不能耐受强光，要么不能耐受高温。PlantEye能够耐受各种苛刻的环境条件，其配置的阳光滤光片使其能够在所有环境下进行表型测量，而且PlantEye的激光不会对植物和人造成伤害。PlantEye的外壳具备抗UV能力，且整体具备IP65防护标准。

• 植物不会走路！ → “Sensor-To-Plant”理念

很多时候由于预算的限制，您可能无法购买带传送带系统的表型平台。而且田间的植物叶不会移动，对盆栽植物的传送移动有时会干扰植物的正常生长。PlantEye是基于将传感器送到植物那儿进行测量的理念设计的，其价格具有很大的竞争力，并且比较容易实现每小时测量5000株植物的超高通量需求。

• 没人希望获得一个黑匣子 → 您可以无缝对接的开放式平台

我们都知道原始数据的重要性，也知道不是所有的设备都允许我们获得原始数据。PlantEye是一个开放式平台，允许用户获得原始RAW data进行进一步的挖掘和分析。您可以通过公共SSH协议访问PlantEye的内置电脑下载RAW data、点阵云图或计算的参数。此外，所有数据还被存储在HortControl数据库中，您可以通过任意电脑或平板电脑的网页访问它。

• 植物不是由像素组成的 → 用度量单位进行高精度三维测量

由成像技术获得的尺寸信息（受距离和角度影响）需要进行校准才能使用。而PlantEye的三维点阵云图是经过校准的。这意味着PlantEye获得的面积信息直接就是mm²。由于PlantEye的高度分辨率达到0.1 mm，因此它能够高精度的测量拟南芥等小型植物的高度。PlantEye也能够测量成熟玉米植株的高度。用PlantEye测量的好处时，1 mm始终是1 mm。

设备配置

配置一：作为单独的设备，配备PlantEye主机、控制箱和支架，其中支架横梁2 m长。

配置二：作为单独的设备，配备两台PlantEye，以及相应的控制箱和直接，能够更好的解决叶片交叠问题。

配置三：PlantEye主机集成到4-9 m移动平台上

配置四：定制化集成为FieldScan系统，在温室或田间使用。

HortControl——植物数据管理软件

PhenoSpex公司为其旗下的PlantEye、DroughtSpotter和气象站等提供全套数据方案。所有的原始数据和计算后的数据都存储在HortControl数据库中。该数据库具有高度的安全性、高度的智能管理能力和分析能力。通过HortControl，您可以将不同实验循环的或多年的数据进行比较分析。

HortControl软件（采用PostgreSQL数据库）能够将RAW data、植物表型参数和对应的气象参数等实时关联起来。基于浏览器的软件界面兼容Windows、Mac OS、Linux等操作系统。我们可以为您现有的气象监测数据提供集成方案。您可以在现场、在办公室、甚至在路上（通过移动设备）实时查看和分析您的数据。

使用HortControl——软件应该使您的生活更简单

当您使用软件时，可用性和方便性直接影响到用户体验的好坏。我们相信能够适用于多用户、兼容所有操作系统的解决方案越简单越好。

• Unlimited Access → 您可以连接尽可能多的用户

对我们而言，科研不是一个人的游戏。对今天的科研而言，来自不同地方的不同的研究者和研究组都能够访问实验数据是非常重要的。

因此对HortControl而言，您设置的账户数量是没有限制的。当然，所有的账户访问都是安全的。

• “R” you ready for data analysis? → 利用R语言的强大统计分析能力

现代的表型技术产生了前所未有的大数据。然而，数据本身对植物科学的价值有限。要使数据的价值得到充分体现，需要对其进行深入的挖掘和分析。

R语言已经成为国际上植物表型领域的“共同语言”。这就是为什么我们的数据库能够和R直接对接，这极大的方便了客户对数据进行进一步挖掘。

• Quality is key → 利用R语言的强大统计分析能力

世上没有完美的设备，世上也没有完美的人。通常而言，快速、简单的查看一下您的数据将有助于您随时了解实验进度和状态。

HortControl允许您在图形界面上查看设备运行状态和实验数据，通常无论是通过计算机还是平板电脑查看，只需三下点击即可。

• Small is beautiful → 不需IT技巧即可存储数据

大型的表型平台可以在短时期内产生TB级的数据。作为科研人员而言，您关心的是数据分析，而不是数据存储和维护。HortControl会自动的帮您存储和处理数据。

测量结果举例

主要技术参数

代表用户

国际上很多的客户与PhenoSpex公司签有保密协议，不允许后者公开客户信息。这里仅仅列出了很少的一部分允许公开的用户信息。

• 德国Jülich研究中心（Research Center Jülich）

• 荷兰瓦赫宁根大学

• 德国波恩大学

• 丹麦奥胡斯大学

• 国际热带半干旱地区作物研究所(ICRISAT)

• 英国Aberystwyth大学

• 澳大利亚阿德莱德大学（植物加速器）

• 德国IPK

• 英国John Innes Centre

• LVG Heidelberg（海德堡州立园艺研究院）

• 世界最大的特种肥料制造商Everris 公司

• 德国Compo公司 (肥料公司)

• 荷兰安祖（Anthura）公司

• 丹麦Knud Jepsen育种公司

• 德国Gartenbau Mosler公司

• 德国Hanka公司

• 德国Blumen Rieke公司

• 德国H?hing公司

• 德国Koster公司

• 其它不允许公开的用户……

代表文献

Vadez V, Kholova J, Hummel G et al., LeasyScan: a novel coceptconbining 3D imaging and lysimetry for high-throughput phenotyping of traitscontrolling plant water budget. J. Exp. Bot., 2015, doi:10.1093/jxb/erv251

Kjaer K H, Ottosen C-O, 3D Laser triangulation for plant phenotyping in challenging environments. Sensors, 2015, 15(6): 13533-13547

产地：荷兰