當(dāng)前，田間高通量的作物表型感知高端設(shè)備成為阻礙我國作物育種表型（如作物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生長和發(fā)育）發(fā)展的瓶頸問題。不過，這一局面即將迎來改變。11日，記者從北京市農(nóng)林科學(xué)院獲悉，國家農(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)出首款國產(chǎn)化新型視頻高光譜與點云“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，將高光譜采集與三維點云測量融合，具有輕便敏捷的特點，適合輕小型無人機(jī)及地面移動平臺搭載使用。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)，實現(xiàn)作物空間三維、光譜維、時間維的五維實時同步感知。”農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)遙感機(jī)理與定量遙感重點實驗室主任楊貴軍告訴科技日報記者。
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，它采用國產(chǎn)化像元級光譜濾光的快照式陣列分光技術(shù)，實現(xiàn)了視頻級高速同步成像。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)的國產(chǎn)高精度測繪級激光雷達(dá)，采用獨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個激光剖面。在相同飛行條件下，其點密度是傳統(tǒng)激光雷達(dá)的4—6倍，絕對空間位置精度優(yōu)于3厘米。這一技術(shù)可以實現(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現(xiàn)了無人機(jī)等移動平臺上三維點云和高光譜圖像的高精度圖—譜融合。這一技術(shù)的幾何測量精度優(yōu)于1個像素，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。
（北京市農(nóng)林科學(xué)院供圖）
當(dāng)前，田間高通量的作物表型感知高端設(shè)備成為阻礙我國作物育種表型（如作物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生長和發(fā)育）發(fā)展的瓶頸問題。不過，這一局面即將迎來改變。11日，記者從北京市農(nóng)林科學(xué)院獲悉，國家農(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)出首款國產(chǎn)化新型視頻高光譜與點云“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，將高光譜采集與三維點云測量融合，具有輕便敏捷的特點，適合輕小型無人機(jī)及地面移動平臺搭載使用。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)，實現(xiàn)作物空間三維、光譜維、時間維的五維實時同步感知。”農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)遙感機(jī)理與定量遙感重點實驗室主任楊貴軍告訴科技日報記者。
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，它采用國產(chǎn)化像元級光譜濾光的快照式陣列分光技術(shù)，實現(xiàn)了視頻級高速同步成像。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)的國產(chǎn)高精度測繪級激光雷達(dá)，采用獨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個激光剖面。在相同飛行條件下，其點密度是傳統(tǒng)激光雷達(dá)的4—6倍，絕對空間位置精度優(yōu)于3厘米。這一技術(shù)可以實現(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現(xiàn)了無人機(jī)等移動平臺上三維點云和高光譜圖像的高精度圖—譜融合。這一技術(shù)的幾何測量精度優(yōu)于1個像素，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。
（北京市農(nóng)林科學(xué)院供圖）
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