PlantScreen植物表現型イメージング解析システム（XYZ 3次元移動イメージング版）

PlantScreen植物表現型イメージングシステムはチェコPSI社が開発・生産し、Robotic自動化制御システム、インテリジェントLED照明培養システム、クロロフィル蛍光イメージング測定分析、植物熱イメージング分析、植物近赤外イメージング分析、植物高スペクトル分析、自動バーコード識別管理、RGB真彩イメージングなど多くの先進技術を統合し、最適化の方式で大量の植物サンプル——擬南マスタード、トウモロコシから各種他植物までの全方位生理生態と形態構造イメージング分析を実現し、高フラックス植物表現型イメージング分析測定、植物ストレス応答イメージング分析測定、植物成長分析測定、生態毒理学研究、性状識別及び植物生理生態分析研究などに用いる。世界初の植物クロロフィル蛍光イメージングシステムを開発・製造したメーカーとして、PSI社は植物表現型イメージング分析分野で世界の技術上位に位置し、大面積クロロフィル蛍光イメージング分析機能はPlantScreenを植物の表現型分析と機能イメージング分析の最先端の機器設備となり、植物の成長、ストレス応答などの測定パラメータを100以上に達した。

PlantScreenシステムには、次のようなイメージング解析機能があります。

1.大型葉緑素蛍光イメージング分析：単幅イメージング面積35 x 35 cm、イメージング測定パラメータはFo、Fm、Fv、Fo'、Fm'、Fv'、Ft、Fv/Fm、Fv'/Fm'、Phi _ PSII、NPQ、qN、qP、Rfdなど数十個の葉緑素蛍光パラメータ

2.RGBイメージング解析：イメージング測定パラメータは以下を含む：

1)葉面積（Leaf Area: Useful for monitoring growth rate）

2)植物密着度／密着度（Solidity/Compactness. Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant）

3)ブレード周長（Leaf Perimeter: Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）

4)偏心率（Eccentricity）: Plant shape estimation, scalar number, eccentricity of the ellipse with same second moments as the plant (0...circle, 1...line segment)）

5)葉の円形度（Roundness）: Based on evaluating the ratio between leaf area and perimeter. Gives information about leaf roundness）

6) リーフ幅指数（Medium Leaf Width Index）: Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）

7)ブレードの細さSOL（Slenderness of Leaves）

8)植物円直径（Circle Diameter. Diameter of a circle with the same area as the plant）

9)凸包面積（Convex Hull Area. Useful for compactness evaluation）

10)植物セントロイド（Centroid）. Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation)）

11)ピッチ間隔（Internodal Distances）

12)成長高さ（Growth Height）

13)植物の3次元最大高さと幅（Maximum Height and Width of Plant in 3 Dimensions）

14)相対成長速度（Relative growth rate）

15)リーフアングル（Leaf Angle）

16)翼数（Leaf Number at Nodes）

17)植物適合性推定のための他のパラメータ（Other parameters such as color segmentation for plant fitness evaluation，greening index and others）

3.高スペクトルイメージング分析（オプション）、イメージング可能で次のパラメータを分析する：

1)正規化指数（Normalized Difference Vegetation Index（NDVI））

2)単純比指数（Simple Ratio Index，Equation: SR = RNIR / RRED）

3) 改善された葉緑素吸収反射指数（Modified Chlorophyl Absorption in Reflectance Index（MCARI 1）、
Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）

4)最適化土壌調整植生指数（Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index（OSAVI））
, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）

5)緑度指数（Greenness Index（G）、Equation: G = R554 / R677）

6)改善された葉緑素吸収反射指数（Modified Chlorophyl Absorption in Reflectance Index（MCARI）、
Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）

7)変換クラスのヘロイン指数（Transformed CAR Index（TCARI）
, Equation: TSARI = 3 * [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550) * (R700/ R670)]）

8)三角植生指数（Triangular Vegetation Index（TVI）
,
Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）

9)ZMI指数（Zarco-Tejada&Miller Index（ZMI）、Equation: ZMI = R750 / R710）

10)単純比色素指数（Simple Ratio Pigment Index（SRPI）、Equation: SRPI = R430 / R680）

11)正規化脱マグネシウム作用指数（Normalized Phaeophytinization Index（NPQI）、Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）

12)光化学植生反射指数（Photochemical Reflectance Index（PRI）、Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）

13)正規化葉緑素指数（Normalized Pigment Chlorophyl Index（NPCI）, NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）

14)Carter指数（Carter Indices）
, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）

15)Lichtenthaler指数（Lichtenthaler Indices）
, Equation: Lic1 = (R790 - R680) / (R790 + R680); Lic2 = R440 / R690）

16)SIPI指数（Structure Intensive Pigment Index（SIPI）、Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）

17)Gitelson－Merzlyak指数（Gitelson and Merzlyak Indices
,
Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700）

4.熱イメージング分析（オプション）：イメージング分析植物の光放射状況における二次元発熱分布に用いられ、良好な放熱は植物を長時間の高光線放射或いは低水条件（乾燥）に耐えることができる

5.近赤外イメージング分析（オプション）：植物の水分状態と異なる組織間の分布変異を観測分析するために用いられ、良好な灌漑状態にある植物は近赤外スペクトルに対する高い吸収性を示し、乾燥状態にある植物は近赤外スペクトルに対する高い反射性を示し、分析ソフトウェアを通じて干ばつストレスから再灌漑過程における全過程の動態及び植物の干ばつストレスに対する応答と水分利用効率を監視分析することができ、そして偽彩画像を形成し、植物の形態指数及びクロロフィル蛍光指数と相関分析研究を行うことができる。

システム構成と動作原理：

PlantScreen植物表現型イメージング解析システムXYZ三次元移動イメージング版（PlantScreenXYZ Rototic System）基本構成には、自動XYZ 3次元オペレーティングシステム、RGBイメージング、FluorCamクロロフィル蛍光イメージングなど、高スペクトルイメージング、植物熱イメージング、植物近赤外イメージング、植物標識システムなどを選択的に配置することができ、イメージングシステムは自動化された3次元アームから植物上方に移動してイメージング分析などを行うことができる

技術指標：

1.XYZ三軸アームは植物の上に自由に移動して画像化分析することができ、大きさは顧客によってカスタマイズすることができ、標準配置の移動画像化プラットフォームは4つの110 x 170 cmの植物培養台の上でXYZ三次元移動スキャン画像化することができ、培養台の高さは75 cm、画像化プラットフォームの高さは100 cm-150 cm調整可能（自動制御）

2.葉緑素蛍光イメージング：レンズ解像度1392 x 1040ピクセル、シングル幅結像面積35 x 35 cm、測定光オレンジ618 nm、オレンジと白色の二波長光化学光、飽和光フラッシュは白色、最大光強度3600μmol/m²/s、735 nm赤外光源を備える

3.RGBイメージング：高感度イメージングセンサ1/2.5」、解像度2592 x 1944画素、画素サイズ2.2μm、自動または手動露光とホワイトバランスなど、イメージング情報には、日付-月-年-時間-分-秒-Pos _ X _ Y _ Z.bmpの形式で記録された時間と位置が含まれます

4.RGBイメージング分析処理：バレル歪みキャリブレーション機能、トレイプローブと裁断処理機能、背景除去機能

5.NIR近赤外イメージングユニット（オプション）：イメージング収集可能1450－1600 nm水吸収帯域、植物水分状況を反映し、給水が十分な場合は高いNIR吸収値、干ばつストレスの場合は高いNIR反射、NIR偽カラーイメージングはソフトウェアを通じて植物水分状況を反映し分析できる

6.高スペクトル撮像ユニット（オプション）、1000-2500 nm（SWIR）レンズまたは400-1000 nm（VNIR）レンズ、視野150 x 100 cm

7.熱イメージングユニット：解像度640 x 480画素、温度範囲20－120°C、感度NETD<0.05°C@30°C/50 mK、イメージング面積150 x 150 cmに達することができる

8.システム制御とデータ収集分析システム：ユーザーフレンドリーなグラフィックインタフェース、ユーザー定義、編集可能な自動測定プログラム（protocols）、制御ユニットは主電源スイッチ、緊急停止、XYZ三次元軸起動スイッチ、一時停止キー、移動キーなどがあり、ユーザー名とパスワード保護

生産地：ヨーロッパ