易科泰田间智能巡检机器人表型分析平台

 易科泰田间智能巡检机器人表型分析平台，是北京易科泰生态技术有限公司基于巡检机器人技术（包括RTK导航定位技术）、机器视觉技术、多传感器融合分析技术自主研发设计的一款田间巡检式植物表型分析系统。一般的“巡检机器人”主要是基于RGB成像技术采集作物彩色成像信息，仅能得到形态和颜色信息。易科泰田间智能巡检机器人表型分析平台采用易科泰研发的FluorTronn®叶绿素荧光成像技术（作为新一代农业传感器技术，被评为十大“重大农业科技创新成果”）、多功能高光谱成像技术（荣获杨凌农高会“后稷奖”）、Thermo-RGB成像技术，可以全自动、非损伤、高通量、原位（in-situ）全面采集分析植物形态、颜色、生理生化、光合生理状态、健康状态、胁迫与抗性等信息。

主要应用领域

· 大田及温室作物原位（in-situ）表型成像分析

· 植物光合表型分析、光合生理研究分析

· 植物病虫害（生物胁迫）早期检测分析

· 植物非生物胁迫（干旱、高温、冻害、盐碱等）检测分析

· 作物健康早期诊断、种苗高通量健康检测

· 植物遗传育种、抗性筛选，变不可见为可见

· 智慧农业及智慧牧场自动巡检

主要特点如下：

1) 田间智能机器人表型分析专 利技术ZL 2020 2 1174397.3

2) 可根据需求灵活选配不同表型成像传感器技术：

       a) 高光谱或多功能高光谱成像

       b) 叶绿素荧光成像，包括LEDIF叶绿素荧光监测或叶绿素荧光成像

       c) Thermo-RGB成像，包括红外热成像、RGB成像及红外热成像与RGB成像融合分析技术

3) SpectrAPP高光谱表型成像分析软件及 FluorVision高光谱荧光成像分析软件，可进行光谱融合、ROI选区分析、⾯积校准、频率直方图、自动动识别不同波段峰值并分析其⽐值等，近百种参数一键分析

4) 红外热成像与RGB成像融合分析功能，采用多点精 准融合技术，精确提取植物红外热成像（不受背景影响），并对不同ROI进行温度分析

5) XYZ三轴全自动扫描成像，同时具备植物冠层成像及侧面成像分析，适应多类型作物表型研究

6) 配备高精度RTK模块，双模GNSS，移动定位精度可达5cm

7) 地面站远程控制，可遥控机器人移动，可扩展沿航线全自动巡航功能

8) 履带式行走机构，可原地转向掉头，利于狭窄道路通行，越野能力强，不惧农田里的尖锐物体穿刺，自带减震机构有效过滤整车晃动，适应田间地形作业。可选配第三方机器人平台

9) 配备超大容量电池，可全天候监测，作业效率事半功倍

 大豆产量评估及田间杂草识别（EcoTech®实验室）

二、主要技术指标

1) 叶绿素荧光成像测量参数：Fo、Fm、Fp、Ft、Fs、Fm’、Fv/Fm（QYmax）、ΔF/Fm’（YPSII）、Fv/Fo、NPQ、Rfd、Y(NPQ)、Y(NO)等

2) 多功能高光谱成像测量参数：

       a) 蓝绿荧光Fb（或F440）和Fg（或F520）及胁迫诱导次级代谢产物指数等

       b) 叶绿素荧光Fr（或F690）和Ffr（或F740）等

       c) 荧光比值植物，如Fb/Fg、Fb/Fr、Fb/Ffr、Fr/Ffr等，及F730-740/F680-690（反应叶绿素含量及植物长期胁迫等）、F735/F700（可精确反映叶绿素含量）等

       d) 植物冠层结构指数：NDVI、RDVI、MSR、SAVI、MSAVI、TVI、MCARI、MTVI、EVI等

       e) 植物或作物色素指数，包括叶绿素指数、胡萝卜素指数、花青素指数等

       f) 叶黄素循环色素指数

       g) 颜色指数：包括红度指数、绿度指数、蓝度指数、比值指数等，可区分100多种颜色波段

       h) 生理生态指数：包括健康指数HI、衰老指数PSRI、日光诱导叶绿素荧光指数等

       i) 光合物候指数：CCI、NIRv、ΔPRI等

       j) N素指数及水分指数等

       k) 可分析土壤有机碳及总氮状态

3) Thermo-RGB成像融合分析测量参数：

       a) 温度分析：最 低温度、最 高温度、平均温度、频率直方图等，并据此分析植物如叶片气孔导度、温度的影响及响应，Tc-Ta（冠层与空气温度差）等

       b) 颜色分析：VIgreen、VEG、ExG、ExGR、GLI、CIVE、COM、WI、Lab、R/G/B、R/G、B/R等十多种颜色参数，可进行L*a*b*和HSV/HIS颜色空间分析，研究植物/根系表型及颜色信息

       c) 形态分析：包括冠层长、宽、长宽比、紧凑度、凸包面积、相对生物量（投影面积或像素总值）等

       d) 可对植物冠层光照生理响应进行全面分析，包括阳光照射叶片、阴影叶片、土壤等组分分布与温度分布

4) 内置光照度、空气温湿度传感器，可根据需求扩展其他传感器

5) 越野避障能力：可越过15厘米高的障碍物

6) 移动速度：0-25km/h

7) 遥控系统：采用开源框架，集成自主双机热备份遥控，通信距离5km

8) 地面站：一站式智能软件系统，具备移动轨迹实时监控、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

9) XYZ三轴行程：X轴有效行程1 m，左右均可延伸，Y轴行程0.8m，Z轴行程1m

应用案例1：番茄苗侧面表型成像分析

  上图依次为智能机器人表型平台侧面扫描成像，及番茄植株RGB成像、热成像、F735/F700荧光比值（精确反映叶绿素含量），下为番茄不同部位的反射光谱和荧光光谱

应用案例2：木耳菜植株土壤施加DCMU实验

 左图为智能机器人表型平台，右图自上而下分别为木耳菜植株RGB成像、健康指数HI、日光诱导叶绿素荧光指数，实验组土壤施加DCMU（光合作用阻断剂）后，其HI指数显著降低，而叶绿素荧光指数则显著上升