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SpectraScan-R根系光譜掃描成像分析系統(tǒng)

用途

SpectraScan-R是一套專用于離體（ex-situ）根系VIS-NIR波段光譜掃描成像分析的儀器系統(tǒng),，完整植物根系取土后可直接進(jìn)行可見光近紅外高光譜掃描成像分析，還可以進(jìn)一步經(jīng)過洗根后掃描成像然后通過專業(yè)軟件進(jìn)行根系分析,，可以分析根系長(zhǎng)度、直徑,、面積,、體積、根尖記數(shù)等,，還可以分析新生根系,、根系水分分布、根系生化結(jié)構(gòu)二維時(shí)空分布成像等,，甚至可以通過高光譜技術(shù)二維成像分析根系土壤基質(zhì)有機(jī)碳,、水分含量等時(shí)空動(dòng)態(tài)變化。功能強(qiáng)大,，操作簡(jiǎn)單,，軟件可分析植物根系的形態(tài)，色彩,、分級(jí)伸展分析及根系的整體結(jié)構(gòu)分布等等,。可廣泛應(yīng)用于植物根系動(dòng)態(tài),、植物表型分析,、植物脅迫、土壤生態(tài)修復(fù),、濕地監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域,。

原理

SpectraScan-R根系分析系統(tǒng)利用高質(zhì)量RGB圖形掃描儀及高光譜成像系統(tǒng)，獲取高分辨率植物根系可見光圖像及高分辨率光譜數(shù)據(jù),，然后通過專業(yè)分析軟件對(duì)根系形態(tài)結(jié)構(gòu),、光譜特征、生化組成等進(jìn)行分析,。掃描儀在掃描面板下方和上蓋中安裝有專門的雙光源照明系統(tǒng),，并且在掃面板上預(yù)留了雙光源校準(zhǔn)區(qū)域,。掃描時(shí)，掃面板下的光源和上蓋板中的光源同時(shí)掃過高透明度根盤中的根系樣品,，這樣可以避免根系掃描時(shí)容易產(chǎn)生的陰影和不均勻等現(xiàn)象的影響,，有效地保證了獲取的圖像質(zhì)量。

WinRHIZO軟件可以讀取TIFF,，JPEG標(biāo)準(zhǔn)格式的圖像,。針對(duì)獲取的圖像，利用插入加密狗解密的軟件,，同時(shí)配合廠家針對(duì)掃描儀配置的Scanner.cal校準(zhǔn)文件,，對(duì)掃描獲得的高質(zhì)量根系圖像進(jìn)行分析。采用非統(tǒng)計(jì)學(xué)方法測(cè)量計(jì)算出交叉重疊部分根系長(zhǎng)度,、直徑,、面積、體積,、根尖等基本的形態(tài)學(xué)參數(shù)；利用軟件的色彩等級(jí)分析功能,、高光譜成像分析,，還可以對(duì)根系RGB、近紅外光譜進(jìn)行分析,，從而進(jìn)行根系存活數(shù)量,、水分、根系生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)狀況,、土壤基質(zhì)等方面進(jìn)行分析研究,；利用軟件的高級(jí)分析功能，還可以對(duì)完整的植物根系圖像進(jìn)行根系連接分析（研究根系分支角度,、連通性等形態(tài)特征）,、根系拓?fù)浞治觯ㄑ芯扛颠B接數(shù)量、路徑長(zhǎng)度）和根系分級(jí)伸展分析（記錄根系整體等級(jí)分布情況）,。從而滿足研究者針對(duì)植物根系不同類別和層次的研究,。

組成

1、圖像捕捉系統(tǒng)：經(jīng)過廠家調(diào)試的標(biāo)準(zhǔn)根系掃描設(shè)備,，匹配專門的光源,、具有永久校正特點(diǎn)、根系固定裝置等  

2,、高光譜成像分析單元,，對(duì)根系及土壤基質(zhì)進(jìn)行高光譜成像

3、根系分析系統(tǒng)：基本版 /標(biāo)準(zhǔn)版 /專業(yè)版 WinRHIZO分析軟件

4,、電腦（最低配置：Pentium III / 64 MB內(nèi)存 / 17"顯示器）用戶自備

光譜掃描設(shè)備類型及區(qū)別見下表

   **WinRhizo Pro版本包括藍(lán)色背景板

基本技術(shù)指標(biāo)：

1、不同版本W(wǎng)inRhizo主要技術(shù)指標(biāo)：

* 擬南芥版具有專業(yè)版所有功能，另外還可針對(duì)擬南芥類植物的細(xì)小,、交叉根系進(jìn)行測(cè)量

2,、VIS-NIR光譜掃描成像分析：

 1)高光譜掃描成像分析波段：400-1000nm（標(biāo)配），可選配900-1700nm或1000-2500nm短波紅外波段

 2)智能一體式高光譜掃描成像技術(shù)（標(biāo)配）,，內(nèi)置自動(dòng)推掃系統(tǒng)、取景器相機(jī)等，高度便攜,，集光譜成像數(shù)據(jù)采集、可視化數(shù)據(jù)處理,、觸摸屏與控制鍵等于一體,，采用圖形用戶界面（GUI）

 3)高光譜分析軟件采用SAM算法及Savitzky-Golay濾波器技術(shù)，可創(chuàng)建類別或分級(jí)模型并建立App直接導(dǎo)入高光譜成像儀使用,，建議同時(shí)選配ENVI軟件

 4)取景器相機(jī)分辨率5Mpix,，高光譜成像空間分辨率512x512（標(biāo)配），可選配1024x或其它分辨率高光譜成像分析

 5)4.3”觸摸屏,、13操作鍵（標(biāo)配）

 6)光譜分辨率7nm（標(biāo)配）,，波段數(shù)204（標(biāo)配）

 7)標(biāo)配視野31度，成像距離15cm至無(wú)窮遠(yuǎn),，1m距離成像視野55x55cm

 8)具備默認(rèn)模式,、自動(dòng)篩選模式、客戶定義APP模式及自動(dòng)時(shí)間間隔記錄模式

 9)根系RGB顏色分析（專業(yè)版RGB掃描分析軟件）：根的長(zhǎng)度,、面積,、體積、根尖計(jì)數(shù),、根系存活數(shù)量等研究（對(duì)根系或者根系附著菌種顏色進(jìn)行分類,，如健康根、淺程度受害根,、重程度受害根等,，軟件可計(jì)算每種顏色根系的總長(zhǎng)、總表面積,、總體積,、總根尖數(shù)量；每種顏色根系的平均長(zhǎng)度,、平均表面積,、平均直徑等）

 10)根系連接（link）分析（專業(yè)版RGB掃描分析軟件）：用于根系分支角度、連通性等形態(tài)研究（與拓?fù)浜桶l(fā)育分析最大的區(qū)別是,，link分析可以針對(duì)非完整根系,！軟件給出的結(jié)果有分析對(duì)象的根系平均直徑,、平均長(zhǎng)度、平均表面積,、每個(gè)分叉角度的平均值,；分叉的總數(shù)量；每個(gè)分叉的長(zhǎng)度,、表面積,、平均直徑、角度,、級(jí)別等）

 11)根系拓?fù)?/span>（Topology）分析（專業(yè)版RGB掃描分析軟件）：連接數(shù)量,、路徑長(zhǎng)度等研究（需要根系完整）（必須是要完整的根系掃描圖像。軟件可計(jì)算主根的長(zhǎng)度,、所有次級(jí)根的總長(zhǎng)度,、平均長(zhǎng)度、平均直徑,、平均表面積,；每一級(jí)分叉的下級(jí)總分叉數(shù)量；每一級(jí)分叉的總數(shù)量等）

 12)根系發(fā)育（Development）分析：記錄根系整體等級(jí)分布情況（可通過專業(yè)版分析軟件需要要完整的根系掃描圖像,。軟件可計(jì)算每一個(gè)分級(jí)根系總長(zhǎng),、總表面積，平均長(zhǎng)度,、平均直徑、平均表面積等）