高光譜植物長勢監(jiān)測
在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與植物科學(xué)研究領(lǐng)域,精準(zhǔn)監(jiān)測植物長勢對于作物育種、栽培管理及產(chǎn)量預(yù)測至關(guān)重要。高光譜技術(shù)憑借其對植物生理生化信息的高分辨率捕捉能力,成為植物表型研究與長勢監(jiān)測的前沿技術(shù)手段。
自動化控制技術(shù)則保障了系統(tǒng)的高通量運(yùn)行?;?PLC(可編程邏輯控制器)與伺服電機(jī)驅(qū)動的機(jī)械臂系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)高光譜相機(jī)、RGB 相機(jī)及激光雷達(dá)等多傳感器的協(xié)同運(yùn)動,對溫室種植的植物進(jìn)行、多角度的動態(tài)掃描。系統(tǒng)的自動化控制還體現(xiàn)在環(huán)境參數(shù)調(diào)控方面,通過溫濕度、光照強(qiáng)度、CO?濃度等傳感器實(shí)時采集環(huán)境數(shù)據(jù),結(jié)合預(yù)設(shè)的植物生長模型,自動調(diào)節(jié)溫室環(huán)境,為植物生長創(chuàng)造條件。
在室外復(fù)雜環(huán)境下,植物生長受光照、氣候等因素影響更為顯著,對植物表型監(jiān)測技術(shù)提出了更高要求。針對室外辣椒植物(Capsicum annum L.)的生長監(jiān)測,本研究提出了基于運(yùn)動恢復(fù)結(jié)構(gòu)(Structure from Motion, SfM)算法與高光譜成像的 3D 生長監(jiān)測無損解決方案。
圖像采集方案、采集的樣本圖像
采用多傳感器協(xié)同采集策略,系統(tǒng)集成高光譜相機(jī)(光譜分辨率 3nm,空間分辨率 500 萬像素)、RGB 相機(jī)與 GNSS/IMU 組合導(dǎo)航模塊。在數(shù)據(jù)采集過程中,利用無人機(jī)搭載傳感器對試驗(yàn)田辣椒植株進(jìn)行多航帶、多角度飛行拍攝。飛行高度設(shè)定為 2 - 5 米,確保圖像覆蓋完整且具有足夠分辨率。為降低光照變化對數(shù)據(jù)采集的影響,選擇在上午 10 點(diǎn)至下午 2 點(diǎn)的時段進(jìn)行采集,并通過漫反射板進(jìn)行光譜輻射定標(biāo),保證不同時間采集數(shù)據(jù)的一致性與可比性。
運(yùn)動恢復(fù)結(jié)構(gòu)(SfM)與多視圖立體匹配(Multi-View Stereo, MVS):對采集的多視角圖像序列,首先利用 SIFT、ORB 等特征提取算法提取圖像特征點(diǎn),通過特征匹配算法建立同名點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系?;谶\(yùn)動恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法,求解相機(jī)運(yùn)動參數(shù)與場景稀疏點(diǎn)云模型,再通過多視圖立體匹配算法,將稀疏點(diǎn)云擴(kuò)展為密集點(diǎn)云模型,最終生成高精度的辣椒植株 3D 點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
點(diǎn)云處理與模型分割:對生成的 3D 點(diǎn)云數(shù)據(jù),采用直通濾波、體素濾波等方法去除噪聲點(diǎn)與冗余數(shù)據(jù),通過基于歐式距離聚類、區(qū)域生長等算法對植物點(diǎn)云進(jìn)行分割,分離出葉片、莖稈等不同器官。
葉片卷曲狀態(tài)下的尺寸測量:針對辣椒葉片卷曲問題,提出基于曲面擬合的葉片尺寸測量方法。首先對分割后的葉片點(diǎn)云進(jìn)行曲面重建,采用 NURBS(非均勻有理 B 樣條)曲面擬合算法生成葉片曲面模型。然后通過提取葉片曲面的最長測地線與最寬測地線,計算葉片的實(shí)際長度與寬度,有效解決了葉片卷曲對尺寸測量的干擾問題。
植物性狀參數(shù)提取:基于重建與分割的 3D 模型,運(yùn)用幾何計算與統(tǒng)計分析方法,自動提取葉數(shù)、莖高、葉長、葉寬等植物性狀參數(shù)。通過對比不同生長階段的參數(shù)變化,可構(gòu)建辣椒植株的生長動態(tài)模型,為辣椒栽培管理與育種研究提供數(shù)據(jù)支持。
高光譜植物長勢監(jiān)測技術(shù)在溫室與室外環(huán)境中的應(yīng)用,為植物表型研究與作物生產(chǎn)管理帶來了革命性變革。未來,隨著傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步、深度學(xué)習(xí)算法的持續(xù)優(yōu)化以及人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合,高光譜植物長勢監(jiān)測技術(shù)將向智能化、精準(zhǔn)化、實(shí)時化方向發(fā)展,在智慧農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用。
以象科技作為一家由西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊、行業(yè)資深專家、光譜軟件算法團(tuán)隊以及光學(xué)應(yīng)用博士等多元專業(yè)力量共同發(fā)起創(chuàng)立的科技型企業(yè),在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出了非凡的潛力與強(qiáng)勁的實(shí)力,正逐步成為行業(yè)內(nèi)的一顆璀璨新星。
其團(tuán)隊成員憑借深厚的學(xué)術(shù)造詣與豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),構(gòu)建起了一座堅實(shí)的技術(shù)堡壘。西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊深入鉆研光學(xué)核心原理,在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計、優(yōu)化以及創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)力,致力于打造出具有性能與高精度的光學(xué)基礎(chǔ)架構(gòu)。行業(yè)資深專家則猶如敏銳的市場領(lǐng)航員,他們憑借對行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)的精準(zhǔn)把握以及對市場需求變化的前瞻性洞察,為公司的產(chǎn)品戰(zhàn)略布局指明方向,確保每一款產(chǎn)品都能精準(zhǔn)對接市場痛點(diǎn),在激烈的市場競爭中脫穎而出。光學(xué)應(yīng)用博士則專注于探索光學(xué)技術(shù)在各個實(shí)際領(lǐng)域的落地應(yīng)用,他們深入挖掘產(chǎn)品在不同場景下的潛在用途,從生物醫(yī)學(xué)到工業(yè)制造,從環(huán)境監(jiān)測到農(nóng)業(yè)科技,不斷拓展產(chǎn)品的應(yīng)用邊界,讓光學(xué)技術(shù)真正造福于人類社會的各個角落。
在產(chǎn)品層面,以象科技目前已成功投產(chǎn)并推向市場的可見光、近紅外、短波中紅外高光譜相機(jī),無疑是其技術(shù)實(shí)力的集中體現(xiàn)。這不僅為國內(nèi)相關(guān)行業(yè)提供了更為可靠、性價比更高的光學(xué)設(shè)備選擇,還在一定程度上推動了我國光學(xué)技術(shù)自主創(chuàng)新的進(jìn)程,提升了我國在全球光學(xué)產(chǎn)業(yè)價值鏈中的地位。
此外,公司經(jīng)營的激光共聚焦、激光散斑血流成像儀、光譜儀等光學(xué)產(chǎn)品,也均在各自的領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出了的優(yōu)勢與性能。激光共聚焦以其超高的分辨率和清晰的成像效果,在生物醫(yī)學(xué)微觀成像領(lǐng)域成為科研人員探索生命奧秘的得力助手;激光散斑血流成像儀能夠精準(zhǔn)地監(jiān)測微循環(huán)血流變化,為醫(yī)學(xué)臨床診斷和疾病研究提供了重要的參考依據(jù);光譜儀則憑借其對物質(zhì)光譜特性的精確分析能力,在材料成分分析、環(huán)境污染物監(jiān)測以及食品安全檢測等領(lǐng)域發(fā)揮著作用。
以象科技秉持著集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)營模式,展現(xiàn)出了強(qiáng)大的綜合實(shí)力與協(xié)同效應(yīng)。其研發(fā)中心坐落于西安這充滿科技活力與創(chuàng)新氛圍的城市,依托當(dāng)?shù)刎S富的科研資源與人才優(yōu)勢,持續(xù)不斷地投入大量資源進(jìn)行技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新,為公司的產(chǎn)品迭代升級和技術(shù)突破提供了源源不斷的動力源泉。
與此同時,公司精心構(gòu)建的銷售網(wǎng)絡(luò)如同一張緊密交織的大網(wǎng),全面覆蓋全國各個地區(qū),確保了產(chǎn)品能夠快速、高效地觸達(dá)每一位客戶手中。而完善的售后服務(wù)機(jī)構(gòu)則像是一位貼心的守護(hù)者,隨時為客戶提供多層次的技術(shù)支持與售后服務(wù)保障,讓客戶在使用產(chǎn)品的過程中無后顧之憂,進(jìn)一步增強(qiáng)了客戶對公司品牌的信任度與忠誠度。
以象科技憑借其團(tuán)隊、創(chuàng)新的產(chǎn)品以及完善的運(yùn)營模式,在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域正穩(wěn)步前行,未來有望在國內(nèi)乃至全球市場上取得更為輝煌的成就,為推動光學(xué)科技的進(jìn)步與應(yīng)用普及做出更多的貢獻(xiàn)。
以象科技由西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊,行業(yè)資深專家,光譜軟件算法團(tuán)隊,光學(xué)應(yīng)用博士等相關(guān)人員共同發(fā)起成立的科技型公司,目前投產(chǎn)市場可見光、近紅外、短波中紅外高光譜相機(jī),實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,突破進(jìn)口技術(shù)壁壘,打破進(jìn)口短波紅外高光譜相機(jī)的技術(shù)限制。
以象科技是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的科技型公司。目前經(jīng)營產(chǎn)品有激光共聚焦,激光散斑血流成像儀,光譜儀,高光譜相機(jī)等光學(xué)產(chǎn)品。研發(fā)中心設(shè)立于西安,銷售網(wǎng)絡(luò)、完善售后服務(wù)機(jī)構(gòu)設(shè)立覆蓋全國。
以象科技作為一家由西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊、行業(yè)資深專家、光譜軟件算法團(tuán)隊以及光學(xué)應(yīng)用博士等多元專業(yè)力量共同發(fā)起創(chuàng)立的科技型企業(yè),在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出了非凡的潛力與強(qiáng)勁的實(shí)力,正逐步成為行業(yè)內(nèi)的一顆璀璨新星。
其團(tuán)隊成員憑借深厚的學(xué)術(shù)造詣與豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),構(gòu)建起了一座堅實(shí)的技術(shù)堡壘。西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊深入鉆研光學(xué)核心原理,在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計、優(yōu)化以及創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)力,致力于打造出具有性能與高精度的光學(xué)基礎(chǔ)架構(gòu)。行業(yè)資深專家則猶如敏銳的市場領(lǐng)航員,他們憑借對行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)的精準(zhǔn)把握以及對市場需求變化的前瞻性洞察,為公司的產(chǎn)品戰(zhàn)略布局指明方向,確保每一款產(chǎn)品都能精準(zhǔn)對接市場痛點(diǎn),在激烈的市場競爭中脫穎而出。光學(xué)應(yīng)用博士則專注于探索光學(xué)技術(shù)在各個實(shí)際領(lǐng)域的落地應(yīng)用,他們深入挖掘產(chǎn)品在不同場景下的潛在用途,從生物醫(yī)學(xué)到工業(yè)制造,從環(huán)境監(jiān)測到農(nóng)業(yè)科技,不斷拓展產(chǎn)品的應(yīng)用邊界,讓光學(xué)技術(shù)真正造福于人類社會的各個角落。
在產(chǎn)品層面,以象科技目前已成功投產(chǎn)并推向市場的可見光、近紅外、短波中紅外高光譜相機(jī),無疑是其技術(shù)實(shí)力的集中體現(xiàn)。這不僅為國內(nèi)相關(guān)行業(yè)提供了更為可靠、性價比更高的光學(xué)設(shè)備選擇,還在一定程度上推動了我國光學(xué)技術(shù)自主創(chuàng)新的進(jìn)程,提升了我國在全球光學(xué)產(chǎn)業(yè)價值鏈中的地位。
此外,公司經(jīng)營的激光共聚焦、激光散斑血流成像儀、光譜儀等光學(xué)產(chǎn)品,也均在各自的領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出了的優(yōu)勢與性能。激光共聚焦以其超高的分辨率和清晰的成像效果,在生物醫(yī)學(xué)微觀成像領(lǐng)域成為科研人員探索生命奧秘的得力助手;激光散斑血流成像儀能夠精準(zhǔn)地監(jiān)測微循環(huán)血流變化,為醫(yī)學(xué)臨床診斷和疾病研究提供了重要的參考依據(jù);光譜儀則憑借其對物質(zhì)光譜特性的精確分析能力,在材料成分分析、環(huán)境污染物監(jiān)測以及食品安全檢測等領(lǐng)域發(fā)揮著作用。
以象科技秉持著集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)營模式,展現(xiàn)出了強(qiáng)大的綜合實(shí)力與協(xié)同效應(yīng)。其研發(fā)中心坐落于西安這充滿科技活力與創(chuàng)新氛圍的城市,依托當(dāng)?shù)刎S富的科研資源與人才優(yōu)勢,持續(xù)不斷地投入大量資源進(jìn)行技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新,為公司的產(chǎn)品迭代升級和技術(shù)突破提供了源源不斷的動力源泉。
與此同時,公司精心構(gòu)建的銷售網(wǎng)絡(luò)如同一張緊密交織的大網(wǎng),全面覆蓋全國各個地區(qū),確保了產(chǎn)品能夠快速、高效地觸達(dá)每一位客戶手中。而完善的售后服務(wù)機(jī)構(gòu)則像是一位貼心的守護(hù)者,隨時為客戶提供多層次的技術(shù)支持與售后服務(wù)保障,讓客戶在使用產(chǎn)品的過程中無后顧之憂,進(jìn)一步增強(qiáng)了客戶對公司品牌的信任度與忠誠度。
以象科技憑借其團(tuán)隊、創(chuàng)新的產(chǎn)品以及完善的運(yùn)營模式,在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域正穩(wěn)步前行,未來有望在國內(nèi)乃至全球市場上取得更為輝煌的成就,為推動光學(xué)科技的進(jìn)步與應(yīng)用普及做出更多的貢獻(xiàn)。
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