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負責人。

 

Hiphen公司CEO Alexis對來自INRA EMMAH的Frédéric Baret 教授進行了采訪，探討了利用UAV可計算的植物表型性狀和指標。

 

 

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。

第一個結(jié)構(gòu)性狀，研究者確實測量與冠層結(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。

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

第三個性狀，植病癥狀與植物脅迫可利用不同方法測量，了解作物是否生長在良好條件下，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)計算了多種方法計算性狀，在CAPTE項目中持續(xù)進行改善，從而提供系列強勁具有高價值性狀和指標，同時隨著技術(shù)進步或客戶要求，不斷開發(fā)計算出新性狀。

 

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），法國農(nóng)業(yè)科學院（INRA）研究員。他組建并領(lǐng)導由近20名成員組成的UMT-CAPTE研究團隊，指導過40余名博士研究生和博士后，發(fā)表論文220篇（H = 47, Web of Science）。

他主持了多項歐盟和法國項目：1）開發(fā)了多個尺度上（土壤，葉片和冠層）的光傳輸模型及相關(guān)生理生態(tài)指標的反演算法；2）開發(fā)了多個應用于衛(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)品的驗證工作，領(lǐng)導了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，負責法國PHENOME項目表型方法開發(fā)。具體而言，就是將物聯(lián)網(wǎng)、田間機器人和無人機等應用于田間表型監(jiān)測，并開發(fā)相應的與包括水分脅迫數(shù)據(jù)分析方法；其團隊成員在Fred Baret研究員指導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)測模塊，可以實現(xiàn)對無人機或田間機器人搭載的RGB，LiDARP或者多光譜監(jiān)測的模擬。進而，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)動態(tài)、葉綠素及水分脅迫相關(guān)指標等的估算方法。

 

Hiphen公司是目前室外表型和近地遙感研究較先進的企業(yè)。Hiphen提供一系列傳感器以及硬件系統(tǒng)，廣泛應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)處理平臺可自動對田間圖像進行處理，并對一系列性狀自動測量。通過Hiphen公司協(xié)助，可對數(shù)據(jù)自動進行解讀，Hiphen公司作物生理學和作物建模領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗將協(xié)助您將表型與基因型進行關(guān)聯(lián)。

 

Phenomobile移動式植物表型成像分析平臺戶外植物表型成像分析專門設計，采用手工推動或馬達腳輪驅(qū)動方式，方便大型溫室內(nèi)或戶外不同區(qū)域間移動使用，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戶外使用傳感器，可在自然光條件下對植物樣品進行成像分析，Phenomobile標配包括4個功能模塊：多光譜成像模塊、3D激光掃描三角測量、RGB 3D成像測量、高光譜成像模塊，以提供完備的作物表型3D建模與成像測量分析。

 

 

全自動植物表型成像機器人系統(tǒng)Phenomobile

 

該Phenomobile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)，是自動化程度較高、較先進的高通量田間表型成像系統(tǒng)。

 

系統(tǒng)設計可在2.5m寬通道運行，遠程聚焦可達12m，可向各個方向移動，測量頭高度可在1.0-4.5m之間進行調(diào)整。Phenomobile可沿微型田塊按照預設軌跡運行，因彩頁了RTK GPS定位，精度可達厘米級。

 

技術(shù)參數(shù)

 

 

田間多光譜表型測量平臺

 

 

Hiphen田間物聯(lián)網(wǎng)IoT是無線傳感器的獨特組合，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現(xiàn)田間試驗的實時監(jiān)控。土壤和環(huán)境條件是植物生長的重要因素，Hiphen的IoT系統(tǒng)設計了各種傳感器，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，獲得的有價值變量用于試驗決策支持。變量以易于解讀的圖表在Hiphen科學網(wǎng)站界面上顯示，每天進行更新。

 

以下是采用該IoT系統(tǒng)對西紅柿NDVI植被指數(shù)、土壤濕度、土壤溫度等進行監(jiān)測的實例

 

 

 

Airphen遙感植物表型分析平臺搭載Airphen多光譜相機、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，可與地面Hiphen IoT、地面環(huán)境遙感平臺等組合使用，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)集成有多個表型傳感器，重量輕、系統(tǒng)功能強大，可快捷、便攜進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)標配RGB可見光和多光譜數(shù)據(jù) ，以適應農(nóng)作物的特異性。配置靈活光照系統(tǒng)，多項參數(shù)輸出，多種植被指數(shù)、LAI計算、葉綠素含量計算、植物計數(shù)、器官計數(shù)等，系統(tǒng)配有自動設置，備選2種地理信息設置，數(shù)據(jù)獲取界面友好，從而進行有效表型數(shù)據(jù)處理。該系統(tǒng)標配高分辨率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，植株測量高度可達3m。

 

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

 

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