
浙江托普云農科技股份有限公司研制的水稻整穗考種測量系統(典型型號TPDS-X-1 plus),是一套集成均勻透射背光成像、深度學習視覺分割與穗部拓撲解析算法的國產科研級表型分析裝備,可在不脫粒、不破壞樣本的前提下,對水稻整穗穗部形態學參數與枝梗結構性狀進行定量提取,服務于水稻遺傳育種、品種區試及穗型構型研究。
一、系統構成與工作原理
硬件組成
均勻透射背光板:超薄LED背光光源裝置,提供無陰影透射光照,使稻穗籽粒與背景形成高對比度二值化圖像。
成像與終端:兼容高清數碼相機或智能移動終端(Android系統),內置自動像素標定標尺,支持任意高度與角度拍攝后的幾何畸變校正。
承載與暗箱:磨砂黑底承托面板,抑制環境雜散光反射干擾,確保穗軸與一次/二次枝梗輪廓清晰可辨。
測量原理
將完整水稻穗子平鋪于背光板上,移動終端采集整穗俯視圖像;軟件基于卷積神經網絡(CNN)與計算機視覺算法,自動識別穗軸主軸、一次枝梗、二次枝梗及著生籽粒輪廓,通過像素—物理尺寸標定換算實際長度與數量,并按分枝序列對各枝梗獨立解算著粒數與長度,實現整穗無損數字化重建。
二、核心分析功能
1、多參數批量分析:一鍵化自動分析各枝梗穗粒數、一次枝梗長度和對應穗粒數、二次枝梗長度和對應穗粒數、枝梗著粒密度、穗著粒密度以及平均值等,共測量23個參數指標。
2、枝梗可整體或者分步分析:一次枝梗和二次枝梗可單獨分析,也可同時分析。
3、LED 背光光源裝置:能夠去除種子陰影和雜質,背光清晰
4、自動換成千粒重:可通過識別的種子粒數,輸入重量,可自動換算出千粒重。
5、數據采集方式:可多點快速取樣,數據可批量分析并獲取平均值。
6、比例尺自動矯正:任意手機可拍照,且拍攝成像視角可以被自動矯正,避免了拍照變形誤差。
7、智能修正:動觸摸屏幕進行修正,使結果更精準,可達*。
8、數據查看:數據查看多樣化,拍照分析后即可查看結果,也可在歷史記錄中查看數據報表。
9、數據導出和共享:支持數據修正、查詢、編輯和導出,數據可導出Excel格式,并可分享至微信、QQ或者釘釘,便于多應用方式查看數據。
10、動態加密:可通過驗證碼進行加密,一個賬號可在多個手機上使用,但不能同時使用。
三、典型應用領域
水稻遺傳育種:大批量育種材料穗部性狀(穗長、一次/二次枝梗數及長度、著粒密度、粒數)高通量篩選,為理想株型育種與QTL定位提供數字化表型數據。
品種區域試驗與DUS測試:為品種比較試驗及特異性—一致性—穩定性測試提供可重復量化的穗部性狀證據。
產量構成解析:結合單位面積穗數,輔助理論產量估算與高產親本選配。
栽培與脅迫研究:不同播期、密度、肥力或逆境條件下穗部構型及結實性狀變化的定量評估。
四、學術價值評述
該系統以國產無損成像解析方案取代傳統人工脫粒數粒與直尺測量,克服了人工考種效率低、主觀誤差大、穗部枝梗結構性狀難以量化的局限,使水稻穗部表型從經驗描述升級為具拓撲序列信息的數字化參數,是水稻育種與表型組學研究中具代表性的本土化考種裝備。
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