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现代化农业的未来之道

研究人员通过 Goldeye 短波红外相机分析水分吸收

在这个人口迅速增长、气候不断变化、农业资源日益匮乏的时代,Allied Vision 正在帮助 LemnaTec GmbH 建立创新的实验室自动化系统,指导研究人员优化农作物产量。


LemnaTec 的系统名为 Scanalyzer3D,利用 Allied Vision 先进的相机为研究人员提供了之前无法获取的植物生长、根系发育、水分吸收和干燥以及光合作用相关数据。之所以取得这一突破性进展,源于我们的相机可利用红外光线,获取植物水分吸收的精确细节图像。

 

挑战

优化作物产量

 

大部分农作物研究都集中在谷物方面,这是全球主要的营养成分来源。通过杂交和培养不同类型的谷物,可在最大限度减少资源消耗的情况下,尽可能高地提升产量。在此过程中,各大农场考察了 LemnaTec GmbH(亚琛)等公司的精密实验室技术。Scanalyzer3D 是一个高度自动化的检测系统,可对温室栽培作物进行定量无损测量。在此过程中,可通过一系列光学空间测量技术测量植物,并在各种波长下成像。从而帮助系统识别肉眼发现不了的更多细节——精细程度超过所有其他方法。每株植物都要通过一系列测量工位,并在生长周期的每一阶段重复进行一系列测量,从而让研究人员可统计收集一段时间内的相关、可比对数据。

在其中一个工位,可能借助短波近红外范围的红外相机进行根系成像,记录水分吸收情况及根系吸收效率。在另一工位,可能采用同一手段分析土壤上方的植株部分。这些图像提供了植株茎叶水分含量信息,以及更广泛的干涸过程及旱后植株恢复的信息。

解决方案

SWIR 相机突出显示水分含量

 

生物科学家特别信赖短红外波长范围(900-1,700 nm)的红外相机,也就是所谓的 SWIR(短波红外)相机。借助这项技术,可突出显示植株的水分含量或植株体内的水分分布。由于水会大量吸收 1,450 至 1,500 nm 波长范围的红外光,因此在红外图像中呈黑色不透明状,植株的对应含水区域也会相应变暗。基于这一特性,科学家可精确地跟踪从根部到叶片的水分吸收情况。同样,蒸发和干燥过程也可借助这一技术实现可视化。

LemnaTec 选用 Allied Vision 的 Goldeye 红外相机完成此类测量工作(Scanalyzer3D 的 3 号和 4 号工位)。Goldeye 搭载了 InGaAs(砷化铟镓)传感器技术,在 SWIR 范围内具有高灵敏度,因而可精确捕获水分红外光吸收最强的光谱范围。该系列相机因其出色的画质独树一帜,可通过热电模块(TEC)的主动传感器冷却和创新的图像校正算法(可优化相机中的图像)实现格外精确的测量。

效益

农业和农学创新

 

相机捕获的数据经由 LemnaTec 的 LemnaGrid 软件分析和处理。该软件采用图形化用户界面,操作极为直观。用户即便没有编程技能,也可自行设计成像过程。伪色渲染有助于直观展示拍摄图像中的结果。LemnaMiner 和 LemnaShare 等其他工具则可帮助简化数据导出和交换,供研究团队进一步处理。

借助 Scanalyzer3D,LemnaTec 可帮助最著名的公共和私人研究机构的科学家酝酿农业和农学领域的下一个重大创新。他们的客户包括巴斯夫、拜耳作物科学、杜邦以及各大国际研究机构,如 ACPFG(澳大利亚)、ICAR(印度)和法国国家农业研究所(INRA)。

使非破坏性检测手段成为可能。

相机: Goldeye SWIR G-032

低噪声画质

Goldeye G-032 TEC1 是一款适用范围及广的短波红外相机,适用于 900 nm 至 1700 nm 光谱范围。该相机性能极其强大:全分辨率(636 x 508)下高达 100 fps 的高帧率、强大的传感器散热功能以及超过 73 dB 的高场景内动态范围,可在各种应用场合和不同工作条件下大显身手,恣意驰骋。Goldeye 相机还内置了热电传感器冷却功能和多项板载图像校正功能,打造绝佳画质。

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亮点

  • 通过短波红外相机可检测植物的含水量
  • Goldeye 在1450到1500纳米的波长范围内非常敏感,其中水对红外光的吸收最强烈。
  • 在如何优化作物产量和发展下一步农业和农学创新方面提供有价值的见解