[发明专利]基于光学成像技术的高通量植物表型分析装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于光学成像技术的高通量植物表型分析装置，包括：避光罩；底座，安装在避光罩内，底座中间设有工作位；顶架，安装在避光罩内固定在底座正上方；物料载台，安装在底座的工作位上；传感器平板，通过平移机构安装在顶架上；叶绿素荧光成像仪，安装在传感器平板上；近红外多光谱面型成像仪，安装在传感器平板上；红外热成像仪，安装在传感器平板上；三维重构成像仪，安装在传感器平板上；光源组，安装在传感器平板上为上述成像仪提供激发光和照明光；本发明还公开了基于光学成像技术的高通量植物表型分析方法；本发明的装置和方法使用方便，可以获取完整的植物表型数据，测试结果准确。

技术领域

本发明涉及植物表型分析设备，特别涉及基于光学成像技术的高通量植物表型分析装置和方法。

背景技术

植物表型研究是植物学和生物学领域的一个重要课题，主要通过对植株的各种特征和性状即表型的鉴别和分析，以及对复杂的植物生长环境的监测和控制来深入阐明基因组和环境因素对植物表型的复杂作用，植物表型与其产量、生理状态之间的相互关系，以及不同的环境条件对植物生长状况、产量、质量等的影响。

目前，在遗传育种、作物品种资源鉴定、栽培生理、植物生物学等方面的研究都需要测定大量植株的不同层次表型特征及性状，如植物的形态学参数(结构、密度、叶面积、叶长、叶宽、种子颜色等)和生理生化参数(养分分析、水分分布、水分胁迫、蒸腾作用、光合生理状态、病虫害等)。对植物多表型信息的完整获取和分析，已成为了植物表型组学的一个重要研究方向。

传统的表型分析检测技术存在规模小、效率低、误差大、破坏性等问题，已成为植物生物学研究的主要限制因素。近几年来，国内外科研机构和大型企业已开始了高通量植物表型检测平台的研究与开发，包括LemnaTec公司、PSI公司的植物表型系统，LENMATEC公司、PSI公司系统可实现批量植物扫描，但是仅对植物采集有限的图像，装置控制复杂，数据处理算法老化，无法得到完整的高精度的表型数据，且成套系统价格昂贵。

又例如专利申请号为201520299589.X的专利文献公开了一种植物表型扫描装置包括：成像装置，用于对植物图像和/或视频进行采集；框架，包含成像装置移动接件，所述成像装置移动接件用于驱动所述成像装置移动；旋转台，用于转动植物；控制器，用于控制成像装置的采集、移动，控制旋转台的转动；该植物表型扫描装置实现了对植物多角度、多位置成像，以进行三维重建和数据提取。

上述植物表型扫描装置仅用于植物的三维重建，精度无法满足实际应用的要求，而目前基于多成像传感技术的高通量植物表型分析方法和装置鲜有报道，该技术的应用对全面高效获取植物表征特征和性状具有重要意义。

发明内容

本发明公开了一种基于光学成像技术的高通量植物表型分析装置，可获取植物的叶绿素荧光图像、近红外多光谱图像、红外热图像、植物三维形态建模，实现植物形态结构、光合生理状况、植物胁迫生理等多表型的高通量解析，使用方便，测试得到的数据准确度高。

一种基于光学成像技术的高通量植物表型分析装置，包括：

避光罩；为了提高避光效果，所述避光罩内壁设有吸光涂层。

底座，安装在避光罩内，底座中间设有工作位；

顶架，安装在避光罩内固定在底座正上方；

物料载台，安装在底座的工作位上；

传感器平板，通过平移机构安装在顶架上；

叶绿素荧光成像仪，安装在传感器平板上；

近红外多光谱面型成像仪，安装在传感器平板上；

红外热成像仪，安装在传感器平板上；

三维重构成像仪，安装在传感器平板上；