太阳辐射照射到植物叶片上，其中的蓝色波段和红色波段大部分被叶片吸收进行光合作用，另一部分（包括绿色波段、红外波段等）以反射光的形式返回到大气中，少量以荧光的形式发射到大气中，还有部分则以热的形式耗散。通过对叶片反射光成像测量分析（RGB彩色成像、多光谱或高光谱成像等）、多光谱荧光成像测量分析及叶片温度测量分析（红外热成像），可以全面分析植物的性状特征包括外部形态颜色、光合作用效率、气孔动态、次级代谢等形态与生理生态特征，使植物表型数字化、生理生态及功能可视化。

    模块式植物表型成像分析系统由植物多光谱荧光成像单元、红外热成像单元、RGB彩色成像单元等组成，可全面分析植物叶片及冠层的形态结构、颜色、光合作用、生理状态、气孔动态、生化色素分布、胁迫生理等，是目前市场上配置最灵活、功能*、性价比最高的植物表型与生理生态观测分析系统。

中图：西葫芦感染病原菌成像分析，其中(a)为RGB彩色成像、(b)为红外热成像、(c)为F520绿色荧光成像、(d)为F520/F680绿红荧光比值成像；下图：向日葵幼苗列当寄生后的多光谱荧光成像

主要功能特点与技术指标：

• 植物多光谱荧光成像技术，可以对具有4个特征性波峰的植物荧光光谱进行成像分析，进而可全面分析植物初级代谢（光合效率）、次级代谢、生理生态、胁迫与抗性筛选等
• 可选配UV紫外光、白色LED光源（用于模拟自然光源）、青色LED光源（用于气孔功能研究）、绿色LED光源、红色LED光源、蓝色LED光源等不同激发光源
• 可对UV紫外光激发的4个波峰的荧光进行成像分析，包括兰光440nm（F440）、绿光520nm（F520）、红光690nm（F690）和远红外740nm（F740），其中F440和F520统称为BGF，由表皮及叶肉细胞壁和叶脉发出，F690和F740为叶绿素荧光Chl-F
• 红外热成像分析单元可测量分析叶片温度的异质性分布，并通过选区（ROI）工具得到不同区域的最高温度、最低温度、平均温度、温度分布频率直方图等，依次进一步分析气孔导度、水分胁迫等
• 40倍RGB成像可以对植物形态及颜色进行分析，既可明察秋毫到气孔分布，又可大视野宏观成像分析
• 配置灵活、使用方便，可选配不同单元组合
• 适于植物叶片、植物幼苗及小型全株植物，红外热成像可应用于植物冠层或多株植物成像分析
• 应用于作物遗传育种、遗传组学与表型组学研究、植物生理生态学、植物胁迫生理、抗性筛选等领域

技术指标：

• 红外热成像单元：
  • 非制冷红外焦平面检测器（uncooled VOx microbolometer），已经过欧盟标注校准，可直接测量温度，包括每个像素点的温度等
  • 分辨率：640x512像素
  • 光谱范围：7.5～13.5μm
  • 温度测量范围：-25～150°C
  • 灵敏度：≤0.03℃（30mK）@ 30℃
  • 帧频：9Hz或30Hz，最大60Hz
  • 数据传输：USB-3或千兆以太网
  • 19mm光学镜头，视野32℃x26℃，可选配13mm镜头或35mm镜头
  • 具备视频模式和快照模式
  • 具备14种调色板供任意选择，可多样化设置热成像假彩色
  • 具备差值功能，可内查图像形成平滑影像以避免像素化
  • 可通过软件设置大气温度、湿度、距离等参数
  • 具备等温模式功能，包括以上、一下、之间、及以下与以上四种等温模式
  • 结果在线报告功能，自动显示热影像、时距图及影像参数如发射率、反射温度、大气温度、湿度、外部光距离、传播等
  • 影像处理软件具备ROI选区功能，包括点、线、折线、矩形等，并可进行分区处理，每个ROI即时显示最小温度、最高温度、平均温度等
  • 热扫描功能及热剖面功能：可在线可视化显示线型ROI温度值、温度剖面图
  • 所有ROI工具的温度值均可显示在时距图中
  • 防护级：IP65
  • 工作温度：-15°C～+50°C 
  • 支持GPS信息，可将位置信息显示在谷歌地图上
• 植物多光谱荧光成像
  • 成像面积20x20cm
  • 紫外光激发多光谱荧光成像包括F440、F520、F690、F740四个波段的荧光成像
  • 高分辨率CCD镜头，20fps、1360x1024像素，有效像素大小为6.45μm，高速USB 2.0 (480Mbits/sec)，可像素叠加（binning）以提高灵敏度（2x2，3x3，4x4）；具备视频模式和快照模式
  • 自动测量分析功能（无人值守）：可预设1个或2个试验程序，系统可自动测量储存
  • 激发光源包括紫外光、蓝色光源、红橙色光源，通过紫外激发荧光与红光LED激发荧光，可以分析植物类黄酮相对含量等
  • 成像分析软件具Live（实况测试）、Protocol（实验程序选择）、Pre-processing（成像预处理）、Result（成像分析结果）等功能菜单
  • 成像预处理可以自动选区或手动选择不同形状、不同数量、不同位置的区域（Region of interest，ROI），成像分析结果包括高时间解析度荧光动态图、直方图、不同参数成像图、不同ROI的荧光参数列表等
  • Protocol实验程序可自由编辑，也可利用Protocol菜单中的向导程序模版客户自由创建新的实验程序
  • 多种Protocols供选配和自动运行，包括Fv/Fm、Kautsky诱导效应、叶绿素荧光淬灭曲线、光响应曲线等
  • 具备系统自动重复运行功能，可无人值守自动循环完成选定的实验程序,重复次数及间隔时间客户自定义,成像测量数据自动按时间日期存入计算机
  • 高度可调，以适应不同高度植株成像分析，最大植株高度50cm，可根据客户需求定制不同高度

3. NDVI与PAR吸收成像模块：630nmLED红色光源和740nm LED红外光源，可对PAR（光合有效辐射）吸收及植物光谱反射指数NDVI成像分析

4. 可对绿色荧光蛋白GFP进行成像分析，可选配YFP成像分析

5. RGB成像：科研级RGB成像镜头，分辨率2592x1944像素，信噪比54dB，1-40x放大，最小视野6.1x7.9mm（40x），最大视野20.8x25.4；可分析叶面积、长度、宽度、周长、比值、绿度指数、颜色分级分析、频率直方图等

应用案例与近期代表性参考文献：

西葫芦感染软腐病菌（Dickeya dadantii）RGB彩色成像、多光谱荧光成像及红外热成像分析（引自Maria L. Perez-Bueno等，Multicolor Fluorescence Imaging as a Candidate for Disease Detection in Plant Phenotyping. Frontiers in Plant Science, 2016）

• Monica Pineda etc. Detection of Bacterial Infection in Melon Plants by Classification Methods Based on Imaging Data. Frontiers in Plant Science
• Monica Pineda et. Use of multicolour fluorescence imaging for diagnosis of bacterial and fungal infection on zucchini by implementing machine learning. Functional Plant Biology, 2017
• Carmen M. Ortiz-Bustos etc. Fluorescence Imaging in the Red and Far-Red Region during Growth of Sunflower Plantlets. Diagnosis of the Early Infection by the Parasite Orobanche Cumana. Frontiers in Plant Science, 2016
• Maria Luisa Perez-Bueno etc. Spatial and temporal dynamics of primary and secondary metabolism in Phaseolus vulgaris challenged by Pseudomonas syringae. Physiologia Plantarum, 2015