當(dāng)前，田間高通量的作物表型感知高端設(shè)備成為阻礙我國(guó)作物育種表型(如作物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)和發(fā)育)發(fā)展的瓶頸問題。不過，這一局面即將迎來改變。11日，科技日?qǐng)?bào)記者從北京市農(nóng)林科學(xué)院獲悉，國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心、北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所，成功研發(fā)出首款國(guó)產(chǎn)化新型視頻高光譜與點(diǎn)云“圖—譜合一”傳感器(iSpectrum5D H41)，可高效且精準(zhǔn)地捕獲作物的表型信息，為作物育種和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供有力的技術(shù)支持。
“該傳感器采用模塊化設(shè)計(jì)，將高光譜采集與三維點(diǎn)云測(cè)量融合，具有輕便敏捷的特點(diǎn)，適合輕小型無人機(jī)及地面移動(dòng)平臺(tái)搭載使用。通過這一傳感器，科研人員可以快速獲取毫米分辨率的成像高光譜數(shù)據(jù)，并同步獲得作物精細(xì)三維形態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作物空間三維、光譜維、時(shí)間維的五維實(shí)時(shí)同步感知。”農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)遙感機(jī)理與定量遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任楊貴軍告訴科技日?qǐng)?bào)記者。
記者了解到，在技術(shù)方面，該傳感器取得了三大顯著突破。“首先，它采用國(guó)產(chǎn)化像元級(jí)光譜濾光的快照式陣列分光技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了視頻級(jí)高速同步成像。該技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)線陣推掃高光譜儀圖像幾何畸變大、校正難的問題，還將高光譜和激光雷達(dá)一體化整機(jī)的體積做到了業(yè)界最小，重量控制在3千克以內(nèi)。”楊貴軍說。
其次，該傳感器集成了先進(jìn)的國(guó)產(chǎn)高精度測(cè)繪級(jí)激光雷達(dá)，采用獨(dú)特的三面塔鏡掃描結(jié)構(gòu)和高頻電機(jī)，每秒產(chǎn)生200—300個(gè)激光剖面。在相同飛行條件下，其點(diǎn)密度是傳統(tǒng)激光雷達(dá)的4—6倍，絕對(duì)空間位置精度優(yōu)于3厘米。這一技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)田間作物莖葉分布、植株高度等作物精細(xì)三維表型解析，為作物育種提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。
“尤其是該傳感器還實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)等移動(dòng)平臺(tái)上三維點(diǎn)云和高光譜圖像的高精度圖—譜融合。這一技術(shù)的幾何測(cè)量精度優(yōu)于1個(gè)像素，為農(nóng)作物育種表型技術(shù)從‘室內(nèi)’走向‘室外’、從單一‘形態(tài)結(jié)構(gòu)’走向‘功能—結(jié)構(gòu)’表型協(xié)同解析提供了有力支撐。”楊貴軍說。
來源丨科技日?qǐng)?bào) 北京市農(nóng)林科學(xué)院供圖
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