1. 硬件系統(tǒng)
高通量植物表型分析系統(tǒng)的硬件,主要包含中央成像單元與移動平臺。
中央成像單元(Sensor Box)
點云模塊:激光雷達。掃描獲取植物的點云數(shù)據(jù),面向不同平臺以及不同種植模式下的數(shù)據(jù)源,進行群體參數(shù)計算和單株形態(tài)參數(shù)計算,從而為不同的研究需求提供服務。
多光譜模塊:多光譜相機。以多通道光譜影像為數(shù)據(jù)源,通過影像與點云的匹配融合從而為三維空間點云賦予光譜信息,最終實現(xiàn)三維與二維植被指數(shù)計算。
色彩單元:高分辨率的RGB相機。色彩影像與點云匹配融合,以保障在獲取高精度三維影像的同時,還原植物真實的色彩。
移動平臺
高通量植物表型分析系統(tǒng),可以根據(jù)作物的種植環(huán)境,選擇溫室或田間的移動平臺:
Ø 溫室版
Ø 田間版
Ø 手推車版
根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境實際情況,移動平臺的尺寸與結構可以靈活設計:
• 可以采用天車的方式掛載中央成像單元,也可以龍門架的方式搭載中央成像單元;
• 移動平臺的尺寸支持訂制;
• 自動化的高精度X/Y/Z三維軸向移動,大車在導軌上的移動方向定義為X軸,Sensor Box在橫梁上的移動軸向定義為Y軸,Sensor Box在豎直方向的調節(jié)軸向定義為Z軸;
• 覆蓋區(qū)域廣,一臺多跨設計方案,即一臺龍門架,可以在多壟地塊之間橫跨掃描。
2. 軟件系統(tǒng)
系統(tǒng)采集到的作物3D點云數(shù)據(jù)與圖像信息能通過軟件進行數(shù)據(jù)融合與三維建模。軟件基于神經(jīng)網(wǎng)絡技術和深度學習算法對群體作物進行數(shù)據(jù)提取,獲得郁閉度、冠層透光率、植被指數(shù)等群體參數(shù);以及進行群體作物的單株識別,莖葉分離,獲得株高、株幅、葉長、葉寬、葉傾角和葉面積等表型參數(shù),為基因型和表型的交互作用研究提供有力支持。

軟件界面
3. 測量參數(shù)
Ø群體參數(shù):
• 數(shù)字高程模型DEM:即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表達。
• 數(shù)字地表模型DSM:指包含了地表建筑物、橋梁和植被等高度的地面高程模型。
• 冠層高度模型CHM:從數(shù)字表面模型中減去數(shù)字高程模型即可得到冠層高度模型。
• 郁閉度Canopy Cover:農作物的垂直投影占大田面積的百分比。
• 冠層透光率Transmittance:即作物不同高度層片上可接收到的入射太陽光比例。
• 3D點云植被指數(shù):3D NDVI、3D TVI、3D RVI、3D DVI等。
• 2D植被指數(shù):2D NDVI、2D TVI、2D RVI、2D DVI等。
• 統(tǒng)計群體表型參數(shù)的報表,含各植株的高度、冠幅、投影面積、冠高比和體積,及數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
Ø 單株表型參數(shù):
高度、冠幅、投影面積、冠高比、體積、葉片數(shù)量、總葉面積、葉長、葉寬、葉傾角、葉面積、主干寬。
4. 強大的可擴展功能
系統(tǒng)可根據(jù)不同研究需要,擴展選配成像模塊,實現(xiàn)更多功能:
可選模塊1:熱紅外成像儀
獲取影像畫面每一個像素點的溫度值,為干旱/水漬脅迫研究,病蟲害研究提供有力工具。
可選模塊2:Foce-A熒光儀
直接測量植物花青素、類黃酮、葉綠素和氮平衡指數(shù)等。
可選模塊3:高光譜成像分析儀
獲取植物生理研究全譜段光譜數(shù)據(jù),400-1000nm,用于地面作物分類識別,測葉面積指數(shù)、生物量、葉綠素含量、植被指數(shù),估算營養(yǎng)成分等。
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上海澤泉科技股份有限公司(Zealquest Scientific Technology Co., Ltd.)成立于2000年,是一家專注于高端科研設備研發(fā)、系統(tǒng)集成、技術推廣、咨詢、銷售和科研服務的科技型技術企業(yè)。公司注冊資金3500萬元人民幣,具有進出口貿易權。
公司總部位于上海浦西,在北京設有分公司,在廣州、成都、武漢分別設有代表處。公司全體員工均具有高等教育背景,其中80%的技術研發(fā)、技術支持和銷售人員具有碩士和博士學位,參加過很多國家和省部級重大科研項目,具有豐富的科研工作經(jīng)驗。公司曾獲得上海市高新技術企業(yè)、上海市普陀區(qū)科技小巨人企業(yè)、上海市科技型企業(yè)中華全國工商聯(lián)合會/上海市工商聯(lián)合會/上海市商會會員單位,曾是上海市專業(yè)技術服務平臺——生理生態(tài)測量與分析平臺的依托單位和上海市高新技術成果轉化項目承擔單位。2012年公司通過了ISO9001質量管理體系認證,獲得AAA級信用資質等級認定,獲得普陀區(qū)科技小巨人企業(yè)認定,成為上海市研發(fā)公共服務平臺加盟單位和“上海市工商聯(lián)合會”/“上海市商會”會員單位 。2015年獲得“專精特新”中小企業(yè)認定。2016年成為“上海市生態(tài)學學會常務理事單位”和“上海種子行業(yè)協(xié)會”會員單位,2017年成為“上海市農業(yè)工程學會理事單位”。
上海澤泉科技股份有限公司非常注重自主知識產權的申報和保護,公司及子公司上海乾菲諾農業(yè)科技有限公司截止2024年底已獲得發(fā)明專利8項、實用新型54項及軟件著作9項,國內外科研期刊發(fā)表科研論文20多篇。公司還參與承擔了國家自然科學基金重點項目(41030529)和水利部948項目(200907)。
公司秉承推進中國生態(tài)環(huán)境改善、科技興國的理念,服務涉及機器人與人工智能應用,生命科學多組學研究,植物表型與植物生理生態(tài)、生物育種技術平臺建設;土壤、環(huán)境氣象、水文水利與海洋等領域的最新技術資訊和產品解決方案,服務對象主要為各級科研單位、高校和政府機構。公司先后為科技部“973”項目和“863”項目、國家科技重大專項、國家科技支撐計劃、國家“211”工程和“985”工程、中科院知識創(chuàng)新工程、農業(yè)部“948”項目、水利部“948”項目等提供技術咨詢、儀器設備、系統(tǒng)解決方案和系統(tǒng)集成服務,為項目的順利完成提供了有力支持。
多年來,公司積極參與相關領域的學術會議,并定期舉辦相關儀器設備的技術講座和培訓班,在科研和監(jiān)測領域產生了積極的反響,獲得了良好的口碑。截止2024年底,澤泉科技舉辦公開技術講座275多場,參會人員超過15000人次;同時在國內外應邀參加學術會議和展會296多次,與相關領域的客戶有非常密切的交流合作。
2014年2月,上海澤泉科技股份有限公司在上海浦東孫橋現(xiàn)代農業(yè)園區(qū)投資成立了上海乾菲諾農業(yè)科技有限公司,建設了AgriPhenoTM “高通量植物基因型-表型-育種服務平臺”,為植物科研和育種單位提供全面的樣品收集和栽培,實驗設計和項目合作,以及表型數(shù)據(jù)與生物信息學分析綜合服務。平臺成功主持了上海張江國家自主創(chuàng)新示范區(qū)專項發(fā)展資金重點項目“澤泉科技高通量植物基因型-表型-育種服務平臺”。作為主持單位或合作單位參與了上海市農委和科委的30多項政府科研服務項目以及商業(yè)服務項目,如科技興農種業(yè)發(fā)展項目“農作物分子育種的技術創(chuàng)新研究”和“青菜高通量表型圖譜標準的建立及主要性狀分析”、科技興農重點攻關項目“基于圖像分析及三維建模技術的黃瓜長勢快速評價方法研究”、 “蘭科觀賞花卉分子育種技術研究與產業(yè)化應用”等。為了緊追世界科技發(fā)展水平,開啟院企合作建立研究型平臺的創(chuàng)新嘗試,上海澤泉科技股份有限公司與上海市農業(yè)科學院,結合雙方各自的優(yōu)勢,于2021年5月在上海農業(yè)科學院莊行試驗站聯(lián)合成立“上海市農業(yè)科學院莊行綜合試驗站澤泉科技植物表型技術研究平臺”,AgriPhenoTM平臺從上海浦東孫橋現(xiàn)代農業(yè)園區(qū)整體遷出,并入新建的植物表型技術研究平臺。目前平臺除擁有無人機表型平臺、溫室型和實驗室型高通量表型分析系統(tǒng)外,還擁有現(xiàn)代化溫室、生物學實驗室、植物生理生態(tài)測量設備、農業(yè)氣象測量系統(tǒng)和專業(yè)的數(shù)據(jù)庫平臺,已經(jīng)具備了對植物、動物基因測序與植物表型研究的各類條件?梢猿袚咄緿NA提取、基因測序服務、分子輔助育種、植物生理生態(tài)研究等科研實驗任務。同時可以為植物功能基因組、農業(yè)育種家提供高通量植物基因型測試、高通量植物表型測試和植物基因型-表型生物信息學數(shù)據(jù)分析等開放式服務。
近年來,隨著“生物技術+人工智能+大數(shù)據(jù)、信息技術”為特征的第四次種業(yè)科技革命不斷孕育,國際大型種業(yè)公司規(guī)模不斷擴大,種業(yè)市場集中度持續(xù)提高。生物育種是種業(yè)創(chuàng)新的核心,構建現(xiàn)代生物育種創(chuàng)新體系,強化種質資源深度挖掘,突破前沿育種關鍵技術,培育戰(zhàn)略性新品種,實現(xiàn)種業(yè)科技自強自立,是解決種源要害、打贏種業(yè)翻身仗的關鍵,也是牢牢把握住糧食安全主動權的根本保障。在這個大背景下,2022年9月,北大荒墾豐種業(yè)、上海澤泉科技聯(lián)合成立北大荒墾豐種業(yè)-澤泉科技生物技術與表型服務中心(KA-BPSC),集中優(yōu)勢資源、整合集體力量,為解決種業(yè)種源“卡脖子”技術難題,打贏種業(yè)翻身仗貢獻力量。
展望未來,上海澤泉科技股份有限公司希望在社會多方資源的支持和關懷下,不斷提升自己,為社會提供更多、更優(yōu)秀的產品和一流的服務!