CF-Lab微观表型监测平台

 CF-Lab室内林木器官精细微观表型监测平台

室内林木器官精细微观表型监测平台主要应用于林木器官表型数据的提取和种子发芽的表型性状提取。通过顶视可见光相机获取林木不同器官以及种子发芽的二维图像，辅以定制化分析软件，获取器官的形态学性状参数、纹理性状参数、颜色性状等相关性状参数，可适用于滤纸发芽的种子表型测定。图像可以独立分析使用，也可以叠加起来合成高分辨率的颜色图像。可固定摄像头或移动摄像头，可实现较高通量成像。可进行颜色校准，标签识别，灰度图转换等。选配模块，针对应用的每个算法是一个模块，客户可以根据需求选配，参数包括形态学各类参数、荧光参数等。

一．应用领域

Ø  表型性状分析/挖掘，基因型-表型关联

Ø  农业育种

Ø  园艺学、农业信息学、林业科学、植物病理研究

Ø  器官性状提取、种子萌发研究

Ø  抗逆研究

二．测量参数

种子、叶片、植株、果实等的数量、大小、形状、颜色、颜色分级、质心、圆度、偏心率、叶面积、叶病斑、F(I), Fo, Fm, Fm’, F,Fo’, Fv/Fm, Y(II),  ETR(Ⅱ), Y(NO), Y(NPQ), NPQ, qN, qP, qL, F/Fm, Fm’/Fm等参数，以及各种荧光动力学曲线、P700ox, P700m, P700m’, Y(I), Y(ND)和Y(NA), PQ Poolsize等参数，以及各种P700动力学曲线。

三．功能特点

Ø  提供均匀LED的漫射照明成像光源，技术稳定性增强

Ø  光源寿命长，可达5万小时

Ø  与传统RGB技术相比具有出色的彩色测量功能

Ø  根据应用需求可自动切换动态范围

Ø  样品类型：小型盆栽、多孔板、穴盘的植物、培养皿内组织或种子

Ø  快速、无损检测成像

Ø  830nm和876nm双波长测量光源，能够稳定捕捉P700信号，可实现自动平衡功能，提供20个光强档位以适应不同的实验和样品需求

Ø  诱导曲线采用手动和自动两种测量模式，自动模式下包含三种运行方式，无论手动还是自动模式下，均可以随时更改光化光强度，以适应不同实验需求。自动程序可测量诱导曲线、诱导曲线+暗弛豫曲线，可自动重复已完成的手动测量流程。测量过程中能自动分析和记录所有荧光参数的变化趋势。

Ø  快相测量，即快速诱导动力学曲线测量可满足Poly300ms的荧光快速上升相的测量，可以测量QA再氧化动力学

Ø  光曲线的测量提供20个档位的光照强度可选，用户可随意更改这20个档位的光强，同时可设置不超过20个档位的测量步数，可用于测量滞后光曲线，自带拟合方程，可至少对光曲线进行拟合得到α、ETRmax、Ik等参数。

四．软件系统

在线控制，图像处理，数据分析。

通过去除边界噪声结合超G算法获图像数据前景部分；基于HSL分量分割，结合自动阈值分割算法再去除小区域噪声点，获取得到完整的图像数据前景。

采用主成分分析算法筛选主成分图像，结合自动阈值分割算法及二值化图像掩膜得到光谱图象数据灰度图；通过深度学习训练模型，可通过目标训练精准分割得到复杂目标前景。

可以在控制软件界面上直观地进行各类参数如背景光源、相机曝光、相机白平衡红色增益、相机白平衡蓝色增益等设置的调整与设定，从而对硬件模块进行精准控制；用户可将不同硬件设置文件存储为不同的配置文件，可选择不同配置文件组成成像配置文件组合，可在控制软件中输入样品ID、实验名称、选择成像配置文件，完成成像硬件设置

分析过程采用建立工作流程模式，支持多种工作流程以满足不同需求的表型实验，提供105个可视化图像分析辅助模块，可根据实验需求自由组建分析流程，支持单独或多重流程的保存与应用，可将已设置的流程保存为常用流程模板。分析流程采用模块化设计，用户可通过图形化界面自由组合分析步骤，选择数据路径、命名流程，并根据需求调用指定分析模块，并支持对分析模块的参数进行精细调整，适应不同数据和实验需求。最终结果支持自定义样式输出；

分析结果可按照实验名称批量显示，通过样本 ID 号，成像日期，分析结果等进行筛选。同时，软件可以将结果数据可视化并保存。可以通过自定义设置，在实验管理软件中直接选择折线图、柱状图、散点图等多种可视化形式，直观呈现分析结果。可生成数据报告，报告基于R统计分析，可直接生成图表和原始数据，用户可导出。用户还可根据软件中的公式编写器，通过原始数据获得其他自定义参数。

软件模块允许组合、聚合和可视化大型数据集，以获得清晰数据表现方式。

核心分析算法