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易科泰(EcoTech)
IQ-Thermo便攜式高光譜成像與紅外熱成像系統(tǒng)

時(shí)間:2021-03-04

作者:易科泰

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IQ-Thermo便攜式高光譜成像與紅外熱成像系統(tǒng) 


本系統(tǒng)憑借便攜、輕巧、智能化、即開即用、在線測(cè)量、實(shí)時(shí)分析的特點(diǎn),廣泛適用于實(shí)驗(yàn)室或野外等多種場(chǎng)景,通過對(duì)葉片或冠層水平光譜反射及溫度進(jìn)行高分辨率成像,可應(yīng)用于快速無損、高通量原位生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)、植被生物及非生物脅迫監(jiān)測(cè)、植物蒸騰及氣孔導(dǎo)度研究、生物多樣性監(jiān)測(cè)等,尤其對(duì)葉片及冠層尺度植被生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)、物種多樣性調(diào)查、環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化等具有重要意義。

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本系統(tǒng)主要由光譜成像傳感器及便攜臺(tái)架組成,成像傳感器包括內(nèi)置推掃智能高光譜成像單元和LWIR紅外熱成像單元。高光譜成像單元集采集、分析處理、結(jié)果可視化等功能特點(diǎn)于一體(ALL-IN-ONE),具備IP等級(jí)防護(hù)和全自動(dòng)運(yùn)行特點(diǎn),內(nèi)置WiFi可遠(yuǎn)程控制,實(shí)現(xiàn)無人機(jī)值守工作。曾榮獲2018年德國設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)“紅點(diǎn)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”—國際公認(rèn)的全球工業(yè)設(shè)計(jì)頂級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)、連續(xù)兩年獲得“inVISION全球頂級(jí)創(chuàng)意獎(jiǎng)”。紅外熱成像單元具有高達(dá)640×512px的像素分辨率及0.03℃超高靈敏度,其低能耗、輕量級(jí)、堅(jiān)固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完美適用于野外復(fù)雜嚴(yán)苛條件下原位監(jiān)測(cè)場(chǎng)景。

應(yīng)用領(lǐng)域:

適用于光合作用研究和植被脅迫研究,農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。研究?jī)?nèi)容涉及光合活性、脅迫響應(yīng)、病蟲害監(jiān)測(cè)、農(nóng)田測(cè)繪及普查等

ü  野外原位生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)

ü  病蟲害監(jiān)測(cè)與防治

ü  森林資源調(diào)查評(píng)估

ü  樣方高通量遙感監(jiān)測(cè)

ü  植物表型與形態(tài)學(xué)研究

ü  作物產(chǎn)量評(píng)估及農(nóng)情監(jiān)測(cè)

ü  作物干旱脅迫監(jiān)測(cè)及灌溉管理

ü  農(nóng)田測(cè)繪及農(nóng)業(yè)普查

ü  作物育種及抗性篩選

ü  生物多樣性及種質(zhì)資源調(diào)查

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作物冠層溫度分析

功能特點(diǎn)

§    系統(tǒng)化一體式設(shè)計(jì),輕量便攜,適合野外原位生態(tài)調(diào)查使用

§    智能化高光譜成像傳感器,覆蓋400-1000nm波段,可計(jì)算數(shù)十種植被指數(shù)圖像

§    高性能紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng),溫度分辨率0.03℃,配有溫度數(shù)據(jù)專業(yè)分析軟件,提取感興趣區(qū)域溫度動(dòng)態(tài)變化曲線

§    高光譜成像傳感器具備GPS模塊,便于不同地理位置的數(shù)據(jù)融合分析 

主要技術(shù)指標(biāo):

1、      系統(tǒng)化支架設(shè)計(jì):集全太陽光譜雙光源、成像單元、云臺(tái)及三腳支架于一體,重約5kg,便攜組裝、易于操作

2、      400-1000nm智能高光譜成像:集光譜數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)掃描成像、自動(dòng)分析處理、可視化分析結(jié)果等功能于一體,可通過光譜特征曲線創(chuàng)建App導(dǎo)入相機(jī)直接應(yīng)用,進(jìn)行性狀快速篩選、檢測(cè)、識(shí)別等功能

a)  光圈F/1.7

b)  光譜分辨率7nm

c)  光譜波段:204,可選Bin 2x和Bin 3x

d)  內(nèi)置GPS,每個(gè)高光譜數(shù)據(jù)立方均自帶地理標(biāo)簽,便于精準(zhǔn)定位、多源信息融合分析

e)  內(nèi)置SAM算法,無需任何復(fù)雜處理,即可快速實(shí)時(shí)顯示分析結(jié)果

f)  自帶4.3英寸觸摸屏+13個(gè)物理按鍵,可快速實(shí)時(shí)測(cè)量分析得出結(jié)果

g)  具備USB或WIFI遠(yuǎn)程控制功能,可通過USB線纜或無線WIFI在軟件中控制相機(jī)運(yùn)行

3、7.5-13.5μm紅外熱成像成像,非制冷紅外焦平面檢測(cè)器,640×512像素,出廠黑體校準(zhǔn),內(nèi)置NUC校準(zhǔn),含校準(zhǔn)證書溫度分辨率0.03℃,9/30/60Hz可選

a)  測(cè)溫范圍:-25℃至+150℃或+40℃至+550℃,可選1500℃

b)  溫度靈敏度≤0.03℃(30mK)@ 30℃;

c)  數(shù)據(jù)傳輸:USB-3或GigE千兆以太網(wǎng)

d)  光學(xué)鏡頭,可選配6.8mm、9mm、13mm、19mm鏡頭

e)  具備14種調(diào)色板供任意選擇,可多樣化設(shè)置熱成像假彩色

f)  具備等溫模式、溫度預(yù)警、ROI分析、溫度剖面、3D溫度顯示、輸出報(bào)告等功能

g)  支持CSV、非輻射JPEG、輻射JPEG、輻射視頻、AVI、MP4等格式輸出

h)  防護(hù)等級(jí):IP65,適用野外嚴(yán)苛條件下適用

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野外使用照片

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安裝培訓(xùn)

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熱成像軟件截圖(左)高光譜數(shù)據(jù)分析截圖(右) 

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高光譜用于擬南芥表型分析(案例)

 

參考文獻(xiàn):

1)   Jan B , Kelvin A , Dzhaner E , et al. Specim IQ: Evaluation of a New, Miniaturized Handheld Hyperspectral Camera and Its Application for Plant Phenotyping and Disease Detection[J]. Sensors, 2018, 18(2):441-.

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3)   Detection of Diseases on Wheat Crops by Hyperspectral Data

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5)   Sajad Kiani, Saskia M. van Ruth, Leo W.D. van Raamsdonk, Saeid Minaei. Hyperspectral imaging as a novel system for the authentication of spices: A nutmeg case study. LWT - Food Science and Technology. 104(2019)61-69.

6)   Edelman, G.J. & Aalders, M.C.G. (2018). Photogrammetry using visible, infrared, hyperspectral and thermal imaging of crime scenes. Forensic Science International. 292. 10.1016/j.forsciint.2018.09.025.

7)   Yuan, X.; Laakso, K.; Davis, C.D.; Guzmán Q., J.A.; Meng, Q.; Sanchez-Azofeifa, A. Monitoring the Water Stress of an Indoor Living Wall System Using the “Triangle Method”. Sensors 2020, 20, 3261.

8)   Kruglikov, N. & Danilenko, I. & Muftakhetdinova, Razilia & Petrova, Evgeniya & Grokhovsky, V.. (2019). Spectral characteristics of the meteoritic material after the modeling of thermal and shock metamorphism. AIP Conference Proceedings. 2174. 020227. 10.1063/1.5134378.


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