高光谱成像概述... 1

ViaSpec™高光谱成像系统... 10

MacroPhor™ Lab高光谱荧光成像系统... 13

MacroPhorTM Array阵列式高光谱成像系统... 17

MacroPhor™ Flatbed高光谱荧光成像平台... 19

PlantSpecTM10整株植物高光谱成像系统... 21

PlantSpecTM100高通量高光谱表型成像系统



高光谱成像概述

高光谱成像描述

高光谱成像(HSI)或化学成像(CI)技术是光谱学和数字成像技术相结合的产物。光谱图像包含许多光谱,样品表面上的每个点对应一个光谱。该图像包含样品中各种材料的空间分布的有价值信息。本产品所涉及的内容是紫外到长波红外范围的高光谱成像。

不同的波长范围中,近红外(NIR)光谱已被广泛用于品质监控,分析固、液样品时,无需处理或稀释。近红外(NIR)光谱仪可进行快速测量,所需样品量少或者无需样品预处理,并且所得结果信噪比高。因此,将近红外光谱从点测量扩展到对包含数百万个点的光谱图像的测量,对于生产过程中检测样品组成是十分有用的。获取近红外(NIR)组成图像的过程称为化学成像。本产品中的高光谱相机涉及的近红外范围是1000-1700 nm,短波红外(SWIR)则是1000- 2500 nm。普通光谱学中,近红外范围通常是1000-2500 nm


为了进一步区分高光谱相机和常规光谱学相机的定义,可见光相机制造商将近红外作为硅基相机波长范围的扩展,即从可见光范围到1000nm,通常被称为可见近红外(VNIR)。基于所测量的光谱带和波长数量,测量多个波长范围时所得图像为多光谱图像,测量完整波长范围时所得图像为高光谱图像,即对空间中的每一个点都进行全光谱测量。例如,典型数码相机所拍摄的RGB图像是一种多光谱图像,即使用三种特定波长的光(红、绿、蓝)在可见光范围内生成图像。图1比较了单色相机(黑白图像),RGB相机,多光谱和高光谱相机获得的光学信息。

1. 不同成像模式表明了高光谱成像的优势

高光谱成像相机

米德尔顿公司(MSV)专门从事高光谱成像的应用,即通过高光谱相机在样品的每个空间点测量完整光谱。高光谱相机是成像光谱仪与单色矩阵组传感器(相机)的集成。图2为推扫式高光谱相机的基本构造。


2.高光谱相机示意图,推扫式高光谱相机的基本构造

特殊的透镜将样品成像到透射光谱仪的狭缝上。光谱仪在焦平面阵列检测器生成光谱,保留狭缝上各个点的位置,也就保留了样品上某条线上的点。随着对样品进行不断的线式测量,一个完整的高光谱数据集也就逐步形成。这些来自高光谱相机的数据称为“超立方体”(如图3所示),包含了两个空间维度和一个光谱维度的信息。通常用高反射率的白色参比面板和残差背景信号的相似超立方测量值来处理超立方体,残差背景信号是当没有光照射到焦平面阵列上时测量得到的。所得的矫正光谱在透射率,反射率或吸收率方面与传统光谱测量值相似。对结果进行进一步处理,缩放,平滑和最终压缩,可生成用于测量的信息,例如成分,颜色坐标或厚度。高光谱图像(HSI)与常规单点光谱法之间的显著差异之一是所生成的大量数据。专门的处理软件和硬件对于同步数据流和提供压缩和处理后的数据是必需的,例如查明污染物,确认生产过程中的缺陷,生成成分图和其他具技术意义的信息。

3. 超立方体示意图

高光谱相机的光谱学意义

高光谱相机的运行与等效的离线近红外或紫外可见光谱设备类似,不同之处在于空间中的每个点都有自己的测量值。当比较相机和光谱仪的相对性能时,必须对波长校准,光度线性度和信噪比进行评估。对于有特殊要求的应用,必需对每个波长元素的空间分辨率和可用光能进行优化。

 

4.安装在Via-SpecII扫描仪上的MSV 500光谱相机

在实际应用的高光谱系统中,有两种用于收集相同或相似光谱信息的基本方法。凝视阵列系统同时对整个样品进行成像,并且一般通过可调滤光器逐步改变测量光谱的波长,一次扫描使用一种波长。形成鲜明相比的是,推扫式相机收集一条空间线上每个点的完整光谱。一次扫描被测对象范围内的一条线。要对整个样品成像,样品或照相机必须移动。通过编译每条线上的光学数据来收集超立方体。这与凝视阵列测量法不同,凝视阵列系统需要相机和样品保持静止。


每种测量技术对于某一特定应用都有其优势。由于凝视阵列系统滤镜调整导致的测量延迟,与之相比推扫式相机的光学系统效率更高,推扫式相机配备的透射或反射光栅,可根据波长分配光。透射光栅具有高通量,低失真,不产生偏振伪像等优点。因此推扫式相机的应用更为广泛(Hyvarinen2008年)。推扫式成像更适合于监测工业过程,因为被监测材料通常以恒定速度移动。在机载应用中,飞机的稳定运动可以实现对地表的连续扫描,因此推扫式相机也可以有效地用于该领域。当不同波长的光强在不同时间被测量时,超立方体中的数据与同一采样点不相关,因此只有当样本可以被认为是静止的时候,凝视阵列HSI相机才能被使用。使用凝视阵列成像测量样品时,在测量过程中,光源必须照亮整个样品。与此相对的是,由于推扫式成像一次只能检测一条线,因此可以使用线照明,以至于在整个测量过程中整个样品不会受到来自照明的直接加热。在测量过程中,线照明只在样品上停留几分之一秒。

高光谱成像可应用于不同的样本量,从扫描一英里宽的农田到检测微观细胞器。对于不同的放大倍率,可以通过更换系统中相机的前置光学系统来使用相同的相机。MSV提供用于高光谱应用的各种相机和集成系统。

高光谱成像在植物与农业科学中的应用

植物科学

植物在可见近红外(VNIR 400-1000nm),近红外(NIR 900-1700nm)和短波红外(SWIR 1000-2500nm)光谱区域具有明显特征,并显示出强大而复杂的荧光特征。各种高光谱模式可以检测和测量化学处理、感染和其他胁迫对植物生理的基本影响,这在拟南芥、大豆或玉米等标准模式植物上经常得到证明。

农业研究

农业研究的许多阶段都要得益于非破坏性光学测量。植物表型鉴定是对有利性状的单个植物或植物群的鉴定过程。高光谱成像可在植物改良研究的几乎所有阶段(从单个实验室测量到温室研究再到田间研究)进行高通量监测和测量。

高光谱成像技术的使用

高光谱成像是广泛使用的对不同环境下植物研究的现代工具之一:

可以使用高光谱荧光或高光谱透射和反射光学装置在微观尺度上探索植物和植物部位,以研究植物生理学和植物病理学。米德尔顿公司(MSV)的MacroPhor™高光谱荧光成像系统结合了高光谱和荧光成像技术,成为植物研究的强大工具。可以在温室环境中使用VNIRNIRSWIR高光谱探头对整株植物进行不同生长条件,不同处理,表型分析和其他实验,并使用宽带照明定期扫描植物。可以在植物的生长周期内,在控制良好的环境条件下,从不同方向进行这些试验。米德尔顿公司(MSV)拥有多种的软、硬件组件,用于对各种大小的植物进行成像,也拥有为植物单侧成像或者俯视成像而专门设计的软、硬组件。

现已在实际室外生长条件下,在植物的整个生长周期内,研究人员使用VNIRNIR和其他相机对不同植物进行研究。对于田间作物,高光谱测量可以通过将相机安装于固定结构或者车辆上或塔上实现。米德尔顿公司(MSV)的InSight-Field™系统具备独特的方法和设备,可以俯视角度长期监测农作物,并根据环境参数或比较不同地块来分析整个数据集。

KemoQuant™是一款独特的光谱化学组分计量软件,利用Sandia国家实验室开发的快速算法。根据许可协议,MSV可以在各个级别使用此软件包进行实验室,温室和野外测量分析。


产品

MacroPhorTM Lab

高光谱荧光成像系统

MacroPhorTM Array阵列式高光谱成像系统

MacroPhorTM Flatbed高光谱荧光成像平台

 

相机选项




荧光光谱相机

可见光近红外相机

VNIR 400-1000nm

近红外

NIR 1000-1700

RGB高分辨率相机

双相机

光学选项




视野

4英寸

4英寸

4英寸

扫描长度

12英寸

15英寸

40英寸

样品面积

4英寸×4英寸

12英寸×24英寸

4英寸×40英寸

照明特点




405nm单波长激光器

488nm单波长激光器

532nm单波长激光器

640nm单波长激光器

卤素灯线光源

光源灯个数

4

8

8

光强调整

系统特点




由软件控制的XY轴扫描平台

激光安全连锁柜

用于荧光相机的Z轴机械对焦

用于样品定位的内置式RGB相机

电脑

高光谱成像(HSI+工作站+大容量固态硬盘

高光谱成像(HSI+工作站+大容量固态硬盘

高光谱成像(HSI+工作站+大容量固态硬盘

软件




FastFrameTM 图像采集软件

多相机图像采集控制模块

KemoQuantTM分析分析

高通量采集软件

其他特点




用于移动系统的高性能脚轮

实验室应用-包括高光谱荧光成像

高光谱成像可用于发现或测量植物和植物材料中的许多不同现象。实验室中的许多植物生物学实验都依赖于各种成像技术来跟踪小型或新生植物的生长或在高度受控的环境中研究植物材料的小样本。米德尔顿公司(MSV)将荧光成像和高光谱成像的强大功能带到了研究实验室,以帮助科学家在植物研究过程中有新的发现。

荧光成像是研究植物材料或其他有机荧光样品的重要工具。对植物来说,它可以很容易地激发和检测植物内部的光合色素。米德尔顿公司(MSV)开发了一种高光谱荧光成像系统,称为MacroPhor™。该仪器用于植物或与植物相关的物质、酵母菌落和其他有机标本等荧光样品的大尺度成像。

图像采集开始于使用沿x轴方向移动的激光线光源照亮被测样品。由激光线光源激发的荧光发射以180度几何形状被收集,并定向传导至高灵敏度的荧光光谱相机。因此,发送到光谱相机的所收集的荧光线会提供有关线上每个空间点的光谱多样性信息。光谱相机在采集过程中采集连续的图像线,以建立样品的完整图像。这是通过推扫方式在y方向平移样品来完成的。

高光谱荧光成像系统使用单波长激光激发样品。激光波长选项包括405488532640nm

专门的成像系统

米德尔顿公司(MSV)设计和构建了多种具有成像功能的台式系统。

高光谱成像系统结合了相机,光谱仪,镜头和照明等设备,以捕获可见近红外(VNIR 400-1000 nm),近红外(NIR 950-1700 nm)和短波红外(SWIR 1000-2500 nm)区域的光谱信息。根据研究目标选择组件,以便能够观察和测量植物材料中特定的化学过程或结构。米德尔顿公司的实验室推扫式成像系统将光学组件与数据收集软件和机械化的样品处理集成在一起,以优化数据捕获过程的有效性。

MacroPhor™系统是专为植物研究需求而设计的可提供荧光和可见近红外(VNIR)反射成像的单一平台。

Via-Spec测量平台可以通过配置不同的相机来捕捉不同光谱区域的光谱信息。 这些系统具有多个照明选项,并提供反射和透射平台配置。

KemoQuant™分析软件

米德尔顿公司提供分析光谱数据的专业分析软件,强大的KemoQuant™软件实现了多元曲线分辨,可发现整个波长范围的独特的光谱成分。

KemoQuant™分析软件包含一整套用于分析高光谱数据集的工具。该软件通过多元曲线分辨、经典最小二乘和主成分分析等高性能算法来实现相应功能。用户可以使用一系列易于使用的工具对高光谱图像进行处理,例如平均小像素区域的区域选择,在平均图像和RGB视图之间切换以及放大/缩小工具的能力。

软件运行环境:

1.         操作系统:Win7Win10

2.         英特尔i5i7处理器Gen 6或更高版本;

3.         4G内存;

4.         用于操作系统的128G或更大的固态硬盘;

5.         用于每个传感器收集数据的256G或更大的固态硬盘;

6.         支持OpenGL 2.0或更高版本的显卡;

7.         用于处理大文件的64位操作系统;

8.         屏幕分辨率:1024×800

多元曲线分辨分析方法相关文献

1.         Pedroso, M. C.; Sinclair, M. B.; Jones, H. D. T.; Haaland, D. M., Hyperspectral Confocal Fluorescence Microscope: A New Look into the Cell. Microscopy Today 2010, 18, (05), 14-18.

2.         Howland D. T. Jones, David M. Haaland, Michael B. Sinclair, David K. Melgaard, Mark H. Van Benthem, and M. Cristina Pedroso, “Weighting hyperspectral image data for improved multivariate curve resolution results,” Journal of Chemometrics, 2008; 22: 482-490.


高光谱成像技术在农田作物表型分析中的应用

高光谱成像与光谱数据一起产生高分辨率的空间信息,从而能够对实验作物进行精确监测,能够将肉眼(或普通相机)看不到的东西可视化:植物对疾病,虫害,干旱等胁迫的早期响应,有助于识别抗性表型或基因型,或在收获前提前预测产量。

为了更好地了解试验地的相关过程,可以使用一些列传感器来收集补充性数据,例如天气,土壤湿度或冠层的热辐射。 

温室高通量植物表型实验

表型分析是一个选择过程,由于各组之间的差异很小,因此需要重复和准确的测量。对于植物来说,叶子的形状、大小和方向的差异是一个复杂的问题。解决方案是在大型设施中使用大量植物。对于可用的较小温室面积,用户需要一种经济有效的小型系统,以便在封闭的系统内进行专用实验,以监控植物的生长以及化学和胁迫处理的效果。该系统允许引入和测量大量植物,而不会干扰正在进行的长期实验。

MSV公司开发了充分利用温室空间的专用移动系统,包括高质量的封闭式高光谱扫描系统。该系统具有非常可靠的样本演示,并通过双动态范围高的可见近红外(VNIR)高光谱摄像机与封闭的工作间相连实现重复的图像采集。该系统为全自动的,可在传送系统中放置100棵植物。因为植物一直在缓慢移动并在中央计算机和传送系统PLC的控制下进行扫描,该系统可确保植物在整个生长试验中具有相同的热量,光照和浇水条件。通过与输送机系统提供商合作,该系统被设计为灵活,可编程的,可以在几天或几周内自动运行,包括一个计算机控制的浇水站和一个用于最佳光谱测量的设备旋转站。对于其他非自动测量,系统允许手动放置样品,同时保持正在进行的长期实验。

田间植物表型实验

该测量系统必须具有自主功能,配备的集成电源需维持系统独立工作24小时。扫描应在400-1700 nm波长范围内进行。该系统必须能针对不同的植物行网格和高度进行调整,并且需要配备高分辨率的RGB相机对植物进行3D渲染。

米德尔顿公司(MSV)设计的推车可满足6英尺扫描范围和同时并行扫描的双摄像机大范围的可调性要求。高光谱相机覆盖了可见近红外(VNIR)和近红外(NIR)光谱范围(400-1700nm),并具有匹配的40度视野。该推车具有大型轮,可在各种潮湿和干燥的野外条件下使用,并配有发电机,可为24小时以上的扫描提供动力。必要时或在室内或夜间扫描时,可提供额外的1200W卤素灯照明以增强环境光。 内置的不间断电池电源可确保可以在不影响计算机,软件或系统的情况下重启发电机。带有侧帘的矩形雨伞可防止在被扫描的区域内出现刺眼的阴影和光照差异。

ViaSpec™高光谱成像系统

ViaSpec™ 米德尔顿公司(MSV)生产的一款灵活易用的实验室高光谱测量平台。该系统为捕获高光谱图像提供了灵活的成像、放大和照明选项。系统带有透射照明光源,用于测量薄膜和其它半透明材料。对许多样品进行光学分析时透射配置效果好于反射配置这些样品可能包括:用于生物制药中的条带或贴剂,用于医学研究的组织切片或者人工组织样品(处理或未处理的)。另外,可以在透射光源下对近红外波长范围内的任何半透明薄膜材料进行采样。

主要特点

l  相机配置

ViaSpec™ 高光谱成像系统能够搭配任何米德尔顿公司提供的光谱相机。波长范围取决于选择的传感器,在400-2500nm之间变化。可使用快速安装支架将光谱相机装在ViaSpec™框架上。标准配置的手动Z轴调节用于对焦。

l  平台和框架

ViaSpec™ 高光谱成像系统具有用于透射的玻璃平台。 作为玻璃平台的替代方案,还提供一个水平的反射平台,客户(或者MSV按要求)可以根据不同样品的大小和形状进行调整,例如种子、药片等。不同的相机和光谱仪可以通过对应的适配器板安装到ViaSpec™上。定制适配器板也可以设计,以适应其他相机的安装。

l  光照设置

卤素光源是所有ViaSpec™ 高光谱成像系统的标配。卤素光源可选择切换为光纤线光源(需要外部光源)。除了标配的透射光源,ViaSpec™还配备了两个反射光源,以进行反射光谱测量,但此选项必须在订购时指定。有两种类型的反射光源可选:卤素线光源和直接照明,波长范围在400-2500nm之间。它包含四个用于反射测量的20W灯泡,相同的配置也应用于透射光源。有两个光源安装在一个共同的定位臂上,用于均匀的双面样品照明。

玻璃光纤线光源(见下图),提供单或双配置,覆盖波长范围400-1700 nm(不含镜头)。对于更高的水平,更聚焦的光,一个透明的塑料圆柱形透镜是可用的。这种透镜将波长范围限制在400-1000纳米。单线灯和双线灯都是6英寸长,可以安装在一个或两个反射照明位置(可与卤素灯互换)。

两种反射率照明方案都有垂直高度调整和角度调整,以调整不同样本的照明均匀性。适配器板也可以被设计来适应其他相机的安装。

主要参数

1.样品托盘长度:13.5英寸(34.29厘米);

2.样品托盘宽度:6英寸(15.24厘米);

3.最大移动距离:12英寸(30.48厘米);

4.相机高度调节:8英寸(20.32厘米);

5.尺寸:32英寸×20英寸×23英寸(81.28厘米×50.8厘米×58.42厘米);

6.质量:60磅(27.2千克);

7.Via-Spec(MRC-920-043)近红外可见光系统包括

Ø  Via-Spec平台整体和透射框架;

Ø  反射光源 (选择以下之一):卤素灯,光纤线灯/卤素光源;

Ø  标准反射平台模块;

Ø  基于MSV 500 sCMOS的近红外可见光光谱像机(MRC-922-001),适用400-1000 nm

Ø  一副增强型前置光学透镜(根据订购时的要求制定)

8.Via-Spec短波红外系统(MRC-920-042)包括:

Ø  Via-Spec平台整体和透射框架;

Ø  卤素线光反射照明;

Ø  标准反射平台模块;

Ø  基于Specim SWIR MCT的短波红外像机(MRC-303-005-02),1000-2500 nm

Ø  一副增强型前置光学透镜(根据订购时的要求制定)

 

应用领域

植物科学与农业,地质,制药,食品和实验室等。


应用案例

案例1 这个例子是一个涂了药物的薄条带,这个薄条带贴在舌头上后会分解。将几个条带重叠,以显示在透射配置下穿过样品的光量差异。可在生产过程中对药条进行测量,以检查其药物的均匀性和成分的浓度。

案例2 生物医学应用:本系统可以检查许多不同类型的组织。下图是人类软骨组织样品。在1000-2500 nm波长范围内,对已处理的样品和未处理的样品进行透射测量。使用EvinceTM高光谱图像分析软件对超立方体进行评估,发现样品之间存在明显差异。


产地与厂家:美国 MSV


MacroPhor Lab高光谱荧光成像系统

MacroPhor Lab高光谱荧光成像系统是针对样品过大而无法进行标准显微镜分析的情况而优化设计的。该系统采用独特的高光谱荧光相机来获取图像。所得的高光谱荧光图像包含样品的空间和光谱信息。用户可以通过这些数据进行纯组分识别,并为进一步的组分分类方法提供依据。MacroPhor Lab高光谱荧光成像系统可应用于植物科学,农学,制药业,生命科学等领域。




主要特点

  • 高光谱成像的强大功能

MacroPhor™ Lab通过高光谱成像技术可得到令人惊叹的图像,其中包含每个像素的光谱信息。用户可以通过图片来研究不同光谱特征,或者使用三种化学计量学方法来提取纯组分。

  • 在更宽的波长范围内采集光谱信息

与基于滤光片的荧光系统相比,MacroPhor™ Lab的主要优势在于能够在更宽的波长范围内采集光谱信息。MacroPhor™ Lab荧光图像的每个像素都包含400至800nm的光谱信息。这使用户能够查看在基于滤光片的系统中无法查看的光谱特征。MacroPhor™ Lab是能够区分多种荧光体的出色工具。

主要参数

1.由软件控制的X-Y样品平台;

2.由软件控制的用于对焦的Z轴控制模块;

3.照明——带有可更换底座的激发式激光器(405nm, 488nm, 532nm 640nm波长可选)。

视场(FOV)选项

4.具有50mm空间线(spatial line),179mm工作距离的镜头;

5.具有100mm空间线的广角镜头;

6.具高灵敏度的荧光高光谱相机;

7.高达2000点的空间分辨率;

8.多达1000个光谱通道;

9.光学分辨率7.5nm(默认);

10.macroPhor™图像采集与控制软件;

11.KemoQuant™分析软件套装;

应用案例

关于种子质量的信息可以通过特定基因型的种子萌发过程的统计数据来确定。例如,种子发芽率和种子发芽所需时间是重要的数据。研究人员还想了解生长因素,如湿度、温度和光照对发芽过程的影响。对于试图提高作物产量的植物生理学家来说,提高种子萌发能力的技术是非常重要的。一旦种子开始发芽,荧光高光谱成像的技术可在生理特征显现之前,更早和更可靠地测量种子萌发的迹象。

试验通过MacroPhor™ Lab荧光高光谱成像系统来研究玉米种子四天内的发芽过程。研究过程中使用多元曲线分辨(MCR)对收集的高光谱图像进行分析,以揭示独特的荧光特征及分布、荧光出现的时间,并量化这些特征的相对强度。分析结果可以被提取和应用于研究发芽过程。

荧光成像是研究植物材料的一种有价值的工具,因为它可以很容易地激活和检测植物内部的光合色素。MacroPhor Lab高光谱成像系统是为植物或植物相关材料的大尺度扫描而设计的。在相机前方安装红色荧光发射滤波器,可以减少并去除非叶绿素波长区域(λ<650nm)的荧光发射,因此在有/无荧光发射滤波器的情况下分别收集图像数据(如图1所示)。


图1.光谱照相机前安装或不安装红色滤波器情况下同一像素的平均光谱。两种情况下,陷波滤波器滤除510nm以下的光来防止激光照射传感器


试验用6种不同基因型的种子,其中3种已知萌发速度较快(Fn) 3种已知萌发速度较慢(Sn)

不使用红色荧光发射滤波器情况下,高光谱玉米种子图像的MCR分析结果提取了4个主要的荧光发射光谱特征(图2)。 第一个是叶绿素a的特征,其他三个特征与种子其他部分(例如胚乳,胚芽,种皮)发出的荧光物质有关。

2.不使用荧光发射滤光片情况下所提取的光谱特征

虽然很难将因子2-4完全分配到种子的特定区域,但有些因子在种子的某些区域比其他区域多。例如,因子2出现在尖端和胚根中。因子3在玉米种子胚乳中表现得更强烈。因子4在整个种子中都存在,但有时在胚芽中更集中。

图3显示了种子单个像素上每个光谱特征的相对强度百分比图像。由于叶绿素的高荧光发射强度,部分图像像素饱和,特别是在萌发76小时后。这些像素被从分析结果中移除,这就是图像中一些最亮的叶绿素区域中强度百分比显示为零的原因。这些像素以100%的色彩进行回填,以创建出伪彩色图像。值得注意的是52小时后,几乎所有快速发芽的种子中都可见到叶绿素。76小时后,只在一颗缓慢发芽的种子(S3组中的一颗种子)中发现少量叶绿素。

3.顶部图片显示的是发芽过程中的种子图像,以下不同因子下对应每种基因型种子的百分强度图像。最后一组图像为伪彩色图像,红色代表叶绿素a,黄色代表因子6,蓝色代表因子4

使用红色荧光发射滤波器情况下,对高光谱玉米种子图像进行MCR分析,提取了2个主要的荧光发射光谱特征(如图4所示)。

4. 使用荧光发射滤光片情况下所提取的光谱特征



5.上半部分为种子的图像,下半部分为伪彩色图像。红色代表叶绿素a,黄色为因子2

5中的伪彩色图像(指定叶绿素图像像素为红色,指定MCR因子2图像像素为黄色)是由这两个因子的强度百分比图像组合生成的。对于某些种子, F1种子2号在52小时,F3种子2号在5276小时,S3种子2号在76小时,可见的发芽迹象出现之前,就可以观测到叶绿素。

利用高光谱成像技术可以研究不同基因型的种子以及影响种子萌发过程的因素。我们能够识别出在这些玉米种子中发现的四种独特的荧光特征,这些光谱特征集中出现在种子的特定区域,可以让我们更全面地理解不同基因型玉米种子的萌发过程。

产地与厂家:美国 MSV



MacroPhorTM Array阵列式高光谱成像系统


MacroPhorTM Array是专为大样本测量和大数据输出而设计的一款高性能的阵列式高光谱成像系统。该系统针对宏观成像进行了优化,具备整合多种成像模式(相机)和自动一次进行21个样本拍摄的能力。直观的软件界面提供3单位×7单位的样本阵列(整个托盘大小为746.25px×1730.5px)。用户可以选择不同采样位置的组合,以获得需要的数据。此外,用户还可以通过软件选择一个或两个相机用于图像的获取。获取带有多种高光谱成像模式的数据的能力可以提供样品的互补性和独立性信息。例如,在植物科学领域,光合色素的信息可以通过荧光成像来获取,植物体内水分分布可以通过近红外成像来获得。这种互补性信息对于植物表型研究是重要的。


主要特点

  • 高光谱成像的强大功能

单点光谱测量设备可以提供高质量的光谱,这些光谱信息对于理解或者解决实验室中的问题是十分关键的。当观测一个样品或产品的整个区域时,这些技术难以使用并且对于非匀质性的对象,则无法提供有用信息。用户通过高光谱成像仪可以获得并快速查看整个样品区域的图像,以了解整个区域的数据。高光谱图像包含图像中每个像素的全光谱信息。这对于识别纯组分,监测整个样品的均匀性,寻找污染物,或对样品组分进行定量测定是十分有用的。

  • 大数据输出与功能强大的软件

MacroPhorTM Array具有一个大样本平台,可以容纳各种样品,如植物和植物材料,酵母菌群,钻芯,矿物和其他有机成分衍生的产品。该系统的大型样品托盘可以容纳21个样品(例如培养皿,孔板,定制托盘等),这些样品可连续扫描。MacroPhorTM Array产生的大数据集对普通用户而言较难处理,,但是我们已经开发了图像分析软件包KemoQuant™,它可以将数据集缩减为定量的和有意义的结果。KemoQuant™使用多元光谱分析技术来发现/识别高光谱图像中存在的独立变化的光谱成分,并对每个像素中存在的这些光谱成分进行量化。用户还可以通过软件获得预定义网格(例如24孔板)下21个样品的统计输出,以及每个样品的的统计输出。KemoQuant™全光谱分析技术具备解决难题所必需的最大测量灵敏度和特异度。


主要参数

MacroPhorTM Array最多可以配置两个高光谱相机,该系统可配置宽波段成像或高光谱荧光成像。组合如下:


相机1

相机2

可见光近红外-近红外

VNIR-NIR

可见光近红外:400-1000nm

近红外:900-1700nm

荧光-近红外

Fluorescence-NIR

荧光:400-800nm

激光波长可选:405nm 488nm532nm640nm

近红外:900-1700nm

双荧光

Dual Fluorescence

荧光:400-800nm

激光波长可选:405nm 488nm532nm 640nm

荧光:400-800nm

激光波长可选:405nm488nm532nm640nm

荧光-可见红蓝绿光

Fluorescence – RGB

荧光:400-800nm

激光波长可选:405nm488nm532nm 640nm

高分辨率RGB24   MPixels


产地与厂家:美国 MSV




MacroPhor Flatbed高光谱荧光成像平台

MacroPhor™ Flatbed高光谱荧光成像平台是一款平面高光谱扫描系统,长40英寸 宽4英寸 ,具有玻璃表面可用于放置样品,使用过程仅需要将样品放置于玻璃板上并开始扫描即可。利用光学相机对焦在玻璃板上,确保每次拍照都能形成清晰的图像。可以用于扫描的样品包括植物、矿物、食物、昆虫及小型动物。当扫描图像时,固定波长的激光以一条直线照亮样品,有405nm、488 nm、532 nm和640 nm多种波长的激光可供选择。激光的光源安装于可调换的底座中,用于切换激光光源。HSI平面成像系统可以使用两个相机同时成像,可组合的相机类型包括:荧光,可见光近红外(VNIR),近红外(NIR)或短波红外(SWIR)相机。


主要参数

1.样品台:平板式,玻璃板(长101.6cm,宽10.16cm);

2.照明:卤素灯用于VNIR, NIR SWIR相机,LED用于RGB相机,激光用于荧光相机;

3.相机和激光选项:



相机1

相机2

VNIR-NIR

可见光近红外-近红外

VNIR 400-1000nm

NIR 900-1700

VNIR-SWIR

可见光近红外-短波红外

VNIR 400-1000nm

SWIR 1000-2500

Fluorescence -NIR

荧光-近红外

荧光 400-800nm

激光波长选择

405nm,488nm,   532nm,640nm

NIR 900-1700

Dual Fluorescence

双重荧光

 

荧光 – 400-800nm

激光波长选择

405nm,488nm, 532nm,640nm

荧光 – 400-800nm

激光波长选择

405nm,488nm,   532nm,640nm

Fluorescence – RGB

荧光-RGB

荧光 – 400-800nm

激光波长选择

405nm,488nm, 532nm,640nm

高分辨率RGB (2400万像素)


应用领域

植物科学,小型动物拍照,地质学,食品科学及分析,昆虫学。


产地与厂家:美国 MSV

PlantSpecTM10整株植物高光谱成像系统

PlantSpecTM10是一款理想的整株植物高光谱成像系统。可以对高达4英尺(约122厘米)的植物进行高光谱扫描成像;此外,摄像头也可以从侧面对植物进行扫描。可根据被扫描的植物不同的视角提供各种视野的成像镜头。该系统配有一个大框架,可以适应高光谱,RGB或热敏摄像机。一个80英寸的驱动器移动高光谱相机。该系统配有照明、高光谱摄像机、白色参比面板,PC和框架。


PlantSpecTM10使用两组线性排列的卤素灯,在400-2500nm波段内系统的响应非常均匀VNIR或者NIR光谱相机的理想系统。照明系统的每组有1335w易于更换的卤素灯。用户可以根据需求选择打开所有的灯或者只打开一半的灯(每组的灯间隔打开)。

主要特点

l  多波段范围

PlantSpecTM10支持两个光谱相机用于成像,包括VNIRNIR高光谱相机,波段范围为400-1700nm

l  高光谱成像能力

单点光谱测量设备可以提供高质量的光谱,这些光谱信息对于理解或者解决实验室中的问题是十分关键的。这可以解决诸如“是什么”和“有多少”的问题。当观测一个样品或产品的整个区域时,这些技术难以使用并且对于非匀质性的对象,则无法提供有用信息。用户通过高光谱成像仪可以获得并快速查看整个样品区域的图像,以了解整个区域的数据。高光谱图像包含图像中每个像素的全光谱信息。这对于识别纯组分,监测整个样品的均匀性,寻找污染物,或对样品组分进行定量测定是十分有用的。 

l  白色参比面板

白色参比面板安装在架子的右侧,移动光谱相机到适当位置以捕获参比图像,白色参比面板的高度可根据样品的高度上下调节,如需避光测量可关闭遮板来提供黑暗的环境。

主要参数

1.相机类型:VNIR  400-1000nm,NIR   900-1700nm;

2.照明系统:带供电系统的两组线性排列的卤素灯;

3.参照:白色参比面板-安装于相机的右侧,白色参比面板高度可调节;

4.遮板:提供无光环境;

5.电脑:无风扇被动散热电脑,win10系统,1TB固态硬盘;

机械设备

6.框架:模制铝合金;

7.可移动性:带有可锁定的脚轮;

8.规格(英寸):长110279厘米),高86218厘米)宽48122厘米)。


产地厂家:美国 MSV


PlantSpecTM100高通量高光谱表型成像系统


PlantSpec 100高通量高光谱表型成像系统可以配合植物传输系统使用(另售),从而移动植物通过成像塔。该系统包含成像室及两个高光谱照相机(VNIR标准),照明系统和高光谱工作站。包含数据可视化软件,以及其他可用于高光谱成像分析的软件工具。


基本配置

PlantSpec 100高通量高光谱表型成像系统包含以下组件:

带自动门的避光成像塔

适用于顶部及侧面成像的照明系统;

供电模块

软件控制的电动驱动器,用于驱动每个摄像头的图像扫描;

• MSV 500 VNIR高光谱相机400-1000nm(标准);

• OLE 17mm镜头(可选);

白色参比面板

带有PLC接口的快速图像采集软件;

可用于连续操作的自定义传输系统

射频扫描RFID植物识别系统;

水肥站(自选);

自动测量模块;

应用领域

植物科学

农业科学

园艺花卉

 

产地与厂家:美国  MSV


2020年08月02日

土壤水分测量解决方案
植物根系研究解决方案

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