[發明專利]基于光學成像技術的高通量植物表型分析裝置和方法

有效

• 申請號: 201610070808.6
• 申請日: 2016-01-31
• 公開（公告）號: CN105717115B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 岑海燕;張艷超;何勇;高大海;翁海勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

本發明公開了一種基于光學成像技術的高通量植物表型分析裝置，包括：避光罩；底座，安裝在避光罩內，底座中間設有工作位；頂架，安裝在避光罩內固定在底座正上方；物料載臺，安裝在底座的工作位上；傳感器平板，通過平移機構安裝在頂架上；葉綠素熒光成像儀，安裝在傳感器平板上；近紅外多光譜面型成像儀，安裝在傳感器平板上；紅外熱成像儀，安裝在傳感器平板上；三維重構成像儀，安裝在傳感器平板上；光源組，安裝在傳感器平板上為上述成像儀提供激發光和照明光；本發明還公開了基于光學成像技術的高通量植物表型分析方法；本發明的裝置和方法使用方便，可以獲取完整的植物表型數據，測試結果準確。

技術領域

本發明涉及植物表型分析設備，特別涉及基于光學成像技術的高通量植物表型分析裝置和方法。

背景技術

植物表型研究是植物學和生物學領域的一個重要課題，主要通過對植株的各種特征和性狀即表型的鑒別和分析，以及對復雜的植物生長環境的監測和控制來深入闡明基因組和環境因素對植物表型的復雜作用，植物表型與其產量、生理狀態之間的相互關系，以及不同的環境條件對植物生長狀況、產量、質量等的影響。

目前，在遺傳育種、作物品種資源鑒定、栽培生理、植物生物學等方面的研究都需要測定大量植株的不同層次表型特征及性狀，如植物的形態學參數(結構、密度、葉面積、葉長、葉寬、種子顏色等)和生理生化參數(養分分析、水分分布、水分脅迫、蒸騰作用、光合生理狀態、病蟲害等)。對植物多表型信息的完整獲取和分析，已成為了植物表型組學的一個重要研究方向。

傳統的表型分析檢測技術存在規模小、效率低、誤差大、破壞性等問題，已成為植物生物學研究的主要限制因素。近幾年來，國內外科研機構和大型企業已開始了高通量植物表型檢測平臺的研究與開發，包括LemnaTec公司、PSI公司的植物表型系統，LENMATEC公司、PSI公司系統可實現批量植物掃描，但是僅對植物采集有限的圖像，裝置控制復雜，數據處理算法老化，無法得到完整的高精度的表型數據，且成套系統價格昂貴。

又例如專利申請號為201520299589.X的專利文獻公開了一種植物表型掃描裝置包括：成像裝置，用于對植物圖像和/或視頻進行采集；框架，包含成像裝置移動接件，所述成像裝置移動接件用于驅動所述成像裝置移動；旋轉臺，用于轉動植物；控制器，用于控制成像裝置的采集、移動，控制旋轉臺的轉動；該植物表型掃描裝置實現了對植物多角度、多位置成像，以進行三維重建和數據提取。

上述植物表型掃描裝置僅用于植物的三維重建，精度無法滿足實際應用的要求，而目前基于多成像傳感技術的高通量植物表型分析方法和裝置鮮有報道，該技術的應用對全面高效獲取植物表征特征和性狀具有重要意義。

發明內容

本發明公開了一種基于光學成像技術的高通量植物表型分析裝置，可獲取植物的葉綠素熒光圖像、近紅外多光譜圖像、紅外熱圖像、植物三維形態建模，實現植物形態結構、光合生理狀況、植物脅迫生理等多表型的高通量解析，使用方便，測試得到的數據準確度高。

一種基于光學成像技術的高通量植物表型分析裝置，包括：

避光罩；為了提高避光效果，所述避光罩內壁設有吸光涂層。

底座，安裝在避光罩內，底座中間設有工作位；

頂架，安裝在避光罩內固定在底座正上方；

物料載臺，安裝在底座的工作位上；

傳感器平板，通過平移機構安裝在頂架上；

葉綠素熒光成像儀，安裝在傳感器平板上；

近紅外多光譜面型成像儀，安裝在傳感器平板上；

紅外熱成像儀，安裝在傳感器平板上；

三維重構成像儀，安裝在傳感器平板上；