Hiphen采訪國際知名植物表型專家Fred Baret教授

Hiphen公司采訪 Fred Baret教授-國際知名植物表型專家以及CAPTE負(fù)責(zé)人。

 

Hiphen公司CEO Alexis對(duì)來自INRA EMMAH的Frédéric Baret 教授進(jìn)行了采訪，探討了利用UAV可計(jì)算的植物表型性狀和指標(biāo)。

 

 

Baret教授解釋了可將表型性狀分為3類：

–結(jié)構(gòu)性狀;

–生物物理性狀;

–植病性狀。

第一個(gè)結(jié)構(gòu)性狀，研究者確實(shí)測(cè)量與冠層結(jié)構(gòu)相關(guān)的性狀，如葉片數(shù)量或可轉(zhuǎn)換為生物量的作物截獲的光量。

第二個(gè)性狀，研究目的在于鑒別植物生物化學(xué)成分，例如葉綠素含量，因其與植物氮元素吸收密切相關(guān)。

第三個(gè)性狀，植病癥狀與植物脅迫可利用不同方法測(cè)量，了解作物是否生長(zhǎng)在良好條件下，如一些脅迫因子如水或熱脅迫限制其發(fā)育。

 

 

Hiphen公司研發(fā)計(jì)算了多種方法計(jì)算性狀，在CAPTE項(xiàng)目中持續(xù)進(jìn)行改善，從而提供系列強(qiáng)勁具有高價(jià)值性狀和指標(biāo)，同時(shí)隨著技術(shù)進(jìn)步或客戶要求，不斷開發(fā)計(jì)算出新性狀。

 

表: 傳感器、變量以及相關(guān)農(nóng)藝性狀（Fred Baret courtesy UMT CAPTE）

 

Fred是農(nóng)業(yè)遙感博士（巴黎第十一大學(xué)），法國農(nóng)業(yè)科學(xué)院（INRA）研究員。他組建并領(lǐng)導(dǎo)由近20名成員組成的UMT-CAPTE研究團(tuán)隊(duì)，指導(dǎo)過40余名博士研究生和博士后，發(fā)表論文220篇（H = 47, Web of Science）。

他主持了多項(xiàng)歐盟和法國項(xiàng)目：1）開發(fā)了多個(gè)尺度上（土壤，葉片和冠層）的光傳輸模型及相關(guān)生理生態(tài)指標(biāo)的反演算法；2）開發(fā)了多個(gè)應(yīng)用于衛(wèi)星（CYCLOPES, GEOV1, GEOV2, GEOV3），航空和近距離遙感數(shù)據(jù)分析的反演算法。

此外，他積極參與了衛(wèi)星產(chǎn)品的驗(yàn)證工作，領(lǐng)導(dǎo)了CEOS/LPV工作組。近年來，他將自己的研究拓展到高通量作物表型和水分脅迫監(jiān)測(cè)，負(fù)責(zé)法國PHENOME項(xiàng)目表型方法開發(fā)。具體而言，就是將物聯(lián)網(wǎng)、田間機(jī)器人和無人機(jī)等應(yīng)用于田間表型監(jiān)測(cè)，并開發(fā)相應(yīng)的與包括水分脅迫數(shù)據(jù)分析方法；其團(tuán)隊(duì)成員在Fred Baret研究員指導(dǎo)下在法國開展田間作物表型研究。開發(fā)了基于RGB圖像的小麥萌芽期田間密度和分布方式的自動(dòng)估算方法。開發(fā)了小麥三維結(jié)構(gòu)功能模型表型監(jiān)測(cè)模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)或田間機(jī)器人搭載的RGB，LiDARP或者多光譜監(jiān)測(cè)的模擬。進(jìn)而，構(gòu)建了基于小麥結(jié)構(gòu)功能模型監(jiān)督的表型數(shù)據(jù)分析框架，并提出了高通量的小麥葉面積指數(shù)、冠層結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)、葉綠素及水分脅迫相關(guān)指標(biāo)等的估算方法。

 

Hiphen公司是目前室外表型和近地遙感研究較先進(jìn)的企業(yè)。Hiphen提供一系列傳感器以及硬件系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于室外高通量植物表型研究以及近地遙感研究。公司專門開發(fā)出的云數(shù)據(jù)處理平臺(tái)可自動(dòng)對(duì)田間圖像進(jìn)行處理，并對(duì)一系列性狀自動(dòng)測(cè)量。通過Hiphen公司協(xié)助，可對(duì)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行解讀，Hiphen公司作物生理學(xué)和作物建模領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)將協(xié)助您將表型與基因型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

 

Phenomobile移動(dòng)式植物表型成像分析平臺(tái)戶外植物表型成像分析專門設(shè)計(jì)，采用手工推動(dòng)或馬達(dá)腳輪驅(qū)動(dòng)方式，方便大型溫室內(nèi)或戶外不同區(qū)域間移動(dòng)使用，較大地提高了載樣方便性和使用效率，所采用傳感器為適應(yīng)戶外使用傳感器，可在自然光條件下對(duì)植物樣品進(jìn)行成像分析，Phenomobile標(biāo)配包括4個(gè)功能模塊：多光譜成像模塊、3D激光掃描三角測(cè)量、RGB 3D成像測(cè)量、高光譜成像模塊，以提供完備的作物表型3D建模與成像測(cè)量分析。

 

 

全自動(dòng)植物表型成像機(jī)器人系統(tǒng)Phenomobile

 

該P(yáng)henomobile植物表型成像車為法國Hiphen公司自主研制，專有軟件分析系統(tǒng)，是自動(dòng)化程度較高、較先進(jìn)的高通量田間表型成像系統(tǒng)。

 

系統(tǒng)設(shè)計(jì)可在2.5m寬通道運(yùn)行，遠(yuǎn)程聚焦可達(dá)12m，可向各個(gè)方向移動(dòng)，測(cè)量頭高度可在1.0-4.5m之間進(jìn)行調(diào)整。Phenomobile可沿微型田塊按照預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)行，因彩頁了RTK GPS定位，精度可達(dá)厘米級(jí)。

 

技術(shù)參數(shù)

 

 

田間多光譜表型測(cè)量平臺(tái)

 

 

Hiphen田間物聯(lián)網(wǎng)IoT是無線傳感器的獨(dú)特組合，用于不間斷監(jiān)控植物和環(huán)境狀態(tài)。Hiphen解決方案之一就是實(shí)現(xiàn)田間試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。土壤和環(huán)境條件是植物生長(zhǎng)的重要因素，Hiphen的IoT系統(tǒng)設(shè)計(jì)了各種傳感器，包括氣象、土壤條件、PAR以及RGB圖像，數(shù)據(jù)15分鐘傳輸一次。日常數(shù)據(jù)和圖像由田間IoT傳感器采集，圖像處理后，獲得的有價(jià)值變量用于試驗(yàn)決策支持。變量以易于解讀的圖表在Hiphen科學(xué)網(wǎng)站界面上顯示，每天進(jìn)行更新。

 

以下是采用該IoT系統(tǒng)對(duì)西紅柿NDVI植被指數(shù)、土壤濕度、土壤溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)的實(shí)例

 

 

 

Airphen遙感植物表型分析平臺(tái)搭載Airphen多光譜相機(jī)、RGB成像、紅外熱成像等單元組成的近地遙感植物表型成像分析平臺(tái)，可與地面Hiphen IoT、地面環(huán)境遙感平臺(tái)等組合使用，從葉片水平到冠層水平，全面、高通量、無損傷觀測(cè)分析植物表型。

 

 

 

 

 

該便攜式高效率植物表型成像系統(tǒng)集成有多個(gè)表型傳感器，重量輕、系統(tǒng)功能強(qiáng)大，可快捷、便攜進(jìn)行植物田間表型研究，這組傳感器提供了廣泛的傳感配置，系統(tǒng)標(biāo)配RGB可見光和多光譜數(shù)據(jù) ，以適應(yīng)農(nóng)作物的特異性。配置靈活光照系統(tǒng)，多項(xiàng)參數(shù)輸出，多種植被指數(shù)、LAI計(jì)算、葉綠素含量計(jì)算、植物計(jì)數(shù)、器官計(jì)數(shù)等，系統(tǒng)配有自動(dòng)設(shè)置，備選2種地理信息設(shè)置，數(shù)據(jù)獲取界面友好，從而進(jìn)行有效表型數(shù)據(jù)處理。該系統(tǒng)標(biāo)配高分辨率RGB成像模塊以及多光譜表型成像模塊，通過配置的可調(diào)支撐桿，植株測(cè)量高度可達(dá)3m。

 

系統(tǒng)配有肩背電池，系統(tǒng)工作時(shí)間可達(dá)10個(gè)小時(shí)。系統(tǒng)還可添加RTK定位系統(tǒng)，測(cè)量規(guī)劃科通過平板或計(jì)算機(jī)界面進(jìn)行設(shè)置，所有的傳感器都連接在一個(gè)采集盒上，這個(gè)采集盒可以觸發(fā)攝像頭，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并與平板電腦進(jìn)行通信。平板電腦可以通過用戶友好的圖形界面定義測(cè)量場(chǎng)景。測(cè)量場(chǎng)景描述每個(gè)傳感器的配置、試驗(yàn)計(jì)劃和每個(gè)小區(qū)中的測(cè)量數(shù)量。這樣可以在現(xiàn)場(chǎng)輕松使用，并確保正確引用每個(gè)獲取的圖像和元數(shù)據(jù)。 單個(gè)電池為所有攝像機(jī)和采集盒供電，從而保證了全天疾病檢測(cè)的電源。所有采集數(shù)據(jù)與高通量表型采集設(shè)備獲取數(shù)據(jù)兼容，可用于云數(shù)據(jù)平臺(tái)如cloverfield的數(shù)據(jù)分析。

 

作為世界先進(jìn)多光譜成像系統(tǒng)Hiphen公司中國區(qū)總代理和技術(shù)中心，博普特將全面負(fù)責(zé)其系列產(chǎn)品在中國市場(chǎng)的推廣、銷售和售后服務(wù)。