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我國的高光譜成像技術(shù)起步較晚，但受日益增長的并十分迫切的社會、經(jīng)濟(jì)需求的激勵，光譜成像技術(shù)及應(yīng)用得到快速發(fā)展，光譜分析被用來解決物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、醫(yī)學(xué)和其它學(xué)科中的基礎(chǔ)問題和應(yīng)用問題。技術(shù)團(tuán)隊(duì)完成以柱面C_T消像差專利結(jié)構(gòu)和Offner結(jié)構(gòu)為核心的紫外、可見光、近紅外、短波紅外、中波紅外五型高光譜成像儀產(chǎn)品研發(fā)，實(shí)現(xiàn)寬波段覆蓋、成像性能好、光譜分辨率高于國外同價位產(chǎn)品，競爭力高。同時積極拓展開發(fā)成像光譜儀產(chǎn)品的應(yīng)用，已研發(fā)兼具空間成像和光譜分析能力的微細(xì)樣品成像分析儀器——顯微成像光譜儀，用于材料和生物應(yīng)用。此外配套研制了功能強(qiáng)大的成像光譜數(shù)據(jù)采集與處理分析軟件，提出了全并行處理機(jī)制，大大縮短光譜數(shù)據(jù)獲取和光譜重建時間，較國外產(chǎn)品用戶體驗(yàn)更便捷友好，便于大面積推廣。 圖1.短波紅外成像光譜儀

利用超表面與圖像傳感器集成的新方案實(shí)現(xiàn)快照式光譜成像芯片，結(jié)合計(jì)算光譜分析原理及重建算法，研制出了可見光波段、高精度的光譜成像芯片。

X線數(shù)字直接成像裝置是我們多年科研工作的階段性成果。這是一種利用現(xiàn)代數(shù)字成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)，提高傳統(tǒng)X線機(jī)的質(zhì)量和檔次的X線成像和明室透視裝置。該裝置采用了數(shù)字圖像凍結(jié)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)明室透視，改善了放射醫(yī)生的工作環(huán)境。與普通X線透視相比，由于成像時間短，可以保持在屏幕上供醫(yī)生仔細(xì)觀察，從而降低了X線劑量。同X線電視系統(tǒng)相比，不僅價格低，而且可以得到同

該系統(tǒng)的分辨率可以達(dá)到傳統(tǒng)顯微成像系統(tǒng)的 2 倍以上，可以實(shí)現(xiàn) 80 納米 以下的寬場成像。

成果與項(xiàng)目的背景： 目前，一些熱力管線、石油部門采油現(xiàn)場由于泄漏的問題，每年造成國家資產(chǎn)的損失十分嚴(yán)重。且微滲漏是大事故的預(yù)警。本項(xiàng)目為生產(chǎn)第一線的檢測現(xiàn)場應(yīng)用研發(fā)了一套輔助性地下管道巡線及檢測裝備。研究建立了熱力管道周圍溫場分布模型，進(jìn)行了從管道到地表的土壤層中溫度梯度的研究。針對管道支路與滲漏檢測的生產(chǎn)第一線的迫切需要，設(shè)計(jì)了一種專用的復(fù)合紅外熱成像儀，兼有管道走向指示及泄漏報(bào)警等功能。 技術(shù)原理： 依據(jù)目標(biāo)和背景之間的溫度差異來探測識別目標(biāo)，采用紅外熱成像法檢測這些溫度異常，推測地下輸油管道的分布狀態(tài)，對地下熱力管道進(jìn)行檢測，探知管道走向以及是否有偷油支管，并能夠準(zhǔn)確定位管道的分支點(diǎn)，為長期、慢速的泄漏情況的檢測及準(zhǔn)確定位提供了一種快捷、準(zhǔn)確的檢測手段。該儀器由紅外鏡頭、紅外探測器、成像電路、分析軟件、顯示部分和電源部分構(gòu)成。本項(xiàng)目為便攜結(jié)構(gòu)，可以隨身攜帶，亦可以車載，便于實(shí)時觀察。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況： 該成果經(jīng)過天津市科委組織專家鑒定，鑒定結(jié)果為，該項(xiàng)目總體水平達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前專利正在受理中，受理號為：200520025335.5。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 在現(xiàn)場應(yīng)用方面：本項(xiàng)目為熱力及石油管線檢測現(xiàn)場提供了一種急需裝備，大大降低了檢測成本，有效地減少了原油的漏失，節(jié)約了國家能源，提高了油田的經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在市場銷售方面：本項(xiàng)目研發(fā)儀器是一種新的地下輸油管道巡線及支路檢測輔助設(shè)備，該儀器成本為 12 萬元人民幣，按每臺售價 20 萬元來算，其經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。在產(chǎn)品化推廣方面：本產(chǎn)品擁有自主的知識產(chǎn)權(quán)，可以形成工業(yè)產(chǎn)品在全國油田相關(guān)部門進(jìn)行推廣使用，具有廣闊的應(yīng)用市場前景。 應(yīng)用領(lǐng)域：石油行業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域。 產(chǎn)業(yè)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）： 主要部件需要進(jìn)口，加工設(shè)備和廠房面積要求不高，投資規(guī)模在 200 萬左右，預(yù)計(jì)產(chǎn)品化后的銷售額為每月 20~40 萬左右。 合作方式及條件： 技術(shù)轉(zhuǎn)讓或者技術(shù)合作，共同開發(fā)銷售并利潤分紅。

產(chǎn)品詳細(xì)介紹 植物葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)PlantExplorer PlantExplorer系統(tǒng)的成像面積達(dá)到20 cm x 20 cm，最快每秒鐘可測量1000張葉綠素?zé)晒獬上駡D片，在全球第一次實(shí)現(xiàn)對快速熒光誘導(dǎo)曲線O-J-I-P相的成像測量；可以基于單個像素或感興趣的區(qū)域（ROI）來計(jì)算熒光參數(shù)；可以實(shí)現(xiàn)多光譜測量，在測量光合作用之外，獲取葉綠素指數(shù)、花青素指數(shù)、NDVI、紅外成像和RGB成像。 利用PlantExplorer測量的熒光成像、葉綠素成像、花青素成像和RGB成像   利用PlantExplorer測量的OJIP曲線 葉綠素a熒光作為光合作用研究的探針，是研究各種逆境脅迫（干旱、高溫、低溫、營養(yǎng)缺失、污染、病害等）對植物影響的強(qiáng)大工具，亦被廣泛用于篩選同一植物品種的不同基因型。葉綠素a熒光不僅能反映光能吸收、激發(fā)能傳遞和光化學(xué)反應(yīng)等光合作用的原初反應(yīng)過程，而且與電子傳遞、質(zhì)子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等過程有關(guān)。幾乎所有光合作用過程的變化均可通過葉綠素a熒光反映出來，而熒光測定技術(shù)不需破碎細(xì)胞，不傷害生物體，因此通過研究葉綠素a熒光來間接研究光合作用的變化是一種簡便、快捷、可靠的方法。針對葉綠素a熒光的測量方法和參數(shù)分析方法已經(jīng)成為光合作用研究的一個重要領(lǐng)域。 在過去的十余年中，針對植物光合作用測量的葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)日趨成熟，并得到了廣泛的應(yīng)用。隨著LED技術(shù)、CCD技術(shù)、通信技術(shù)等的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的葉綠素?zé)晒獬上褚裁媾R著新技術(shù)的不斷挑戰(zhàn)。 來自荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的Henk Jalink教授在數(shù)十年葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)研究的基礎(chǔ)上，采用最新的LED技術(shù)、CCD技術(shù)和通信技術(shù)，掀起了對葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)的革命！ Jalink教授設(shè)計(jì)的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)，包括標(biāo)準(zhǔn)版PlantExplorer和定制化設(shè)計(jì)版CropReporter，其中PlantExplorer系統(tǒng)可以： 最快每秒鐘測量1000張葉綠素?zé)晒獬上駡D片，實(shí)現(xiàn)對快速熒光誘導(dǎo)曲線O-J-I-P相的成像測量（全球唯一?。。。?； 基于單個像素或感興趣的區(qū)域（ROI）來計(jì)算熒光參數(shù) 實(shí)現(xiàn)多光譜測量，在測量光合作用之外，獲取葉綠素指數(shù)、花青素指數(shù)、NDVI、紅外成像和RGB成像。 針對這些最新的葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)（包括這里介紹的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)PlantExplorer和能監(jiān)測16 m2面積里植物的群體光合作用的CropObserver系統(tǒng)等），Jalink教授創(chuàng)辦了PhenoVation公司進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，在國際光合作用領(lǐng)域和植物表型領(lǐng)域都引起了巨大的震動。 PlantExplorer的版本 根據(jù)是否能進(jìn)行多光譜測量，以及是采用高速（High Speed, HS）相機(jī)還是高清（High Resolution, HR）相機(jī)，植物葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)PlantExplorer有四個版本： 版本 名稱 功能 多光譜高速版 PlantExplorer Spectral HS 高速測量葉綠素?zé)晒獬上瘛⒖梢姽獬上?、葉綠素成像、花青素成像 多光譜高清版 PlantExplorer Spectral HR 高清測量葉綠素?zé)晒獬上?、可見光成像、葉綠素成像、花青素成像 PSII高速版 PlantExplorer PSII HS 高速測量葉綠素?zé)晒獬上? PSII高清版 PlantExplorer PSII HR 高清測量葉綠素?zé)晒獬上? 主要應(yīng)用領(lǐng)域 光合作用機(jī)理研究，全葉片和整株植物的光合作用測量 環(huán)境脅迫對植物的影響 基因型篩選、突變株篩選 脅迫損傷的早期檢測 植物病理學(xué)、毒理學(xué)、環(huán)境科學(xué)研究 其它和植物光合作用相關(guān)的領(lǐng)域 主要技術(shù)參數(shù) 相機(jī)傳感器類型：CCD 相機(jī)曝光時間：典型20-1 000 ms 相機(jī)分辨率：高速版30萬像素；高清版140萬像素 Binning：1 x 1到8 x 8 灰階：14比特或16 384級灰階 圖像采集速度：高速版260幀/秒（307 200像素時）～1 000幀/秒（100 000像素時）；高清版20幀/秒 圖像獲取時間：單張葉綠素?zé)晒鈭D像5-1 000 ms，高速版誘導(dǎo)曲線測量時800 ms可以獲取208-800張圖像。 圖像格式：16位RAW格式 光譜范圍：350～950 nm 鏡頭類型：8 mm定焦，4 光學(xué)濾光片（僅適用于多光譜版）：6種高質(zhì)量光學(xué)干涉濾光片，包括熒光、紅光、綠光、藍(lán)光、花青素和近紅外濾光片 數(shù)據(jù)傳輸方式：Ethernet 葉綠素?zé)晒饧ぐl(fā)光源：紅色LED，光強(qiáng)0-3 000 mmol m-2 s-1 光化光源：紅色LED，光強(qiáng)0-1 000 mmol m-2 s-1 多光譜和彩色圖像光源：白色LED和近紅外LED 成像面積：20 x 20 cm 工作溫度：+5～+40℃ 尺寸：50(W) x 61(D) x 100(H) cm 重量：55 kg 供電需求：110-240 V交流電 功耗：測量葉綠素?zé)晒鈺r峰值3 kW，待機(jī)時200 W 成像參數(shù)： 多光譜高速版：Fo, FJ, FI, Fm, Ft, FJ’, FI’, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, FRO, φEO, φRO,  tFM, A, Sm, PIABS, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd, RNIR, R, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index, NDVI 多光譜高清版：Fo, Fm, Ft, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd, RNIR, R, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index, NDVI PS II高速版：Fo, FJ, FI, Fm, Ft, FJ’, FI’, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, FRO, φEO, φRO,  tFM, A, Sm, PIABS, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd PS II高清版：Fo, Fm, Ft, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd 功能特性 功能特點(diǎn) 多光譜高速版PlantExplorerSpectral HS 多光譜高清版PlantExplorerSpectral HR PSII高速版PlantExplorerPSII HS PSII高清版PlantExplorerPSII HR 無與倫比的高速相機(jī)（1000幀/秒）測量快速誘導(dǎo)曲線 ● ○ ● ○ 出色的高清相機(jī)（1.4 M pixel）測量葉綠素?zé)晒? ○ ● ○ ● 成像范圍20 cm x 20 cm ● ● ● ● 自動調(diào)節(jié)花盆底座高度，使得植物上部與相機(jī)保持恒定距離 ● ● ● ● 飽和脈沖強(qiáng)度達(dá)3000 mmol m-2 s-1 ● ● ● ● 光化光強(qiáng)度達(dá)1000 mmol m-2 s-1 ● ● ● ● 可進(jìn)行多光譜測量 ● ● ○ ○ 精確獲知葉綠素?zé)晒?、葉綠素、花青素和R/G/B圖像每個像素的變化 ● ● ○ ○ 可設(shè)置進(jìn)行延時成像測量 ● ● ● ● 嵌入式電腦進(jìn)行精確的成像、時間控制、光強(qiáng)控制和數(shù)據(jù)存儲l  英特爾雙核處理器 8 GB內(nèi)存 128 GB SSD固定硬盤，Windows 7操作系統(tǒng) 1 TB Hybrid混合硬盤用于數(shù)據(jù)存儲 ● ● ● ● 隨機(jī)配送27寸全高清顯示器 ● ● ● ● 功能強(qiáng)大的控制和分析軟件 ● ● ● ● 注：● 代表有，○ 代表無。 主要測量參數(shù)   成像參數(shù) 參數(shù)解釋 多光譜高速版 PlantExplorer Spectral HS 多光譜高清版 PlantExplorer Spectral HR PSII高速版 PlantExplorer PSII HS PSII高清版 PlantExplorer PSII HR 由儀器控制軟件直接測量出的成像參數(shù) Fo 植物暗適應(yīng)后當(dāng)所有反應(yīng)中心都處于開放態(tài)時的初始（最小）熒光成像 ● ● ● ● FJ 植物暗適應(yīng)后測量JIP誘導(dǎo)曲線（快速熒光誘導(dǎo)曲線）時的J相成像 ● ○ ● ○ FI 植物暗適應(yīng)后測量JIP誘導(dǎo)曲線（快速熒光誘導(dǎo)曲線）時的I相成像 ● ○ ● ○ Fm 植物暗適應(yīng)后當(dāng)所有反應(yīng)中心都處于關(guān)閉狀態(tài)時的最大熒光成像 ● ● ● ● Ft 植物接受光照一段時間t后的實(shí)時熒光成像 ● ● ● ● FJ’ 植物照光后達(dá)到J項(xiàng)的熒光成像 ● ○ ● ○ FI’ 植物照光后達(dá)到I項(xiàng)的熒光成像 ● ○ ● ○ Ft=5min 植物照光5 min后的熒光成像 ● ● ● ● Fm’ 照光后當(dāng)所有反應(yīng)中心都處于關(guān)閉狀態(tài)時的最大熒光成像 ● ● ● ● RNIR 近紅外波段的反射光譜成像 ● ● ○ ○ RChl. 葉綠素的反射光譜成像 ● ● ○ ○ RAnth 花青素的反射光譜成像 ● ● ○ ○ RRed 可見光成像的R（紅色）通道反射光譜成像 ● ● ○ ○ RGreen 可見光成像的G（綠色）通道反射光譜成像 ● ● ○ ○ RBlue 可見光成像的B（藍(lán)色）通道反射光譜成像 ● ● ○ ○ 由儀器分析軟件分析得出的成像參數(shù) Fv/Fm 植物暗適應(yīng)后的最大光合效率成像 ● ● ● ● tFM 熒光上升達(dá)到Fm的時間 ● ● ● ● FRO 植物暗適應(yīng)后與I項(xiàng)可變熒光相關(guān)的參數(shù)FRO=(Fm-Fi)/Fm ● ○ ● ○ jEO 植物照光后與I項(xiàng)可變熒光相關(guān)的參數(shù)?EO=(Fm’-FJ’)/Fm’ ● ○ ● ○ jRO 植物照光后與I項(xiàng)可變熒光相關(guān)的參數(shù)?RO=(Fm’-FI’)/Fm’ ● ○ ● ○ A 誘導(dǎo)曲線上部的互補(bǔ)面積 ● ○ ● ○ Sm Fm-Fo的面積歸一化參數(shù) ● ○ ● ○ PIABS 光合性能指數(shù) ● ○ ● ○ jPSII 植物照光后的實(shí)際光合效率jPSII =Fq’/Fm=(Fm’-Ft)/Fm’ ● ● ● ● NPQ 非光化學(xué)淬滅NPQ=(Fm-Fm’)Fm’ ● ● ● ● Rfd 植物活力指數(shù)Rfd=(Fm-Ft=5min)/Fm ● ● ● ● qN 非光化學(xué)淬滅qN=(Fm-Fm’)/(Fm-Fo’) ● ● ● ● qP 光化學(xué)淬滅qP=Fm’-Ft)/(Fm’-Fo’) ● ● ● ● Fo’ 植物照光后當(dāng)所有反應(yīng)中心處于開放態(tài)時的最小熒光Fo‘=Fo/((Fv/Fm)+(Fo/Fm’)) ● ● ● ● Chl. Index 葉綠素指數(shù)，與葉綠素含量相關(guān) ● ● ○ ○ Ant. Index 花青素指數(shù)，與花青素含量相關(guān) ● ● ○ ○ NDVI 植被覆蓋指數(shù) ● 代表有，○ 代表無。 應(yīng)用實(shí)例 1）強(qiáng)光對不同基因型擬南芥的影響 2）缺磷對不同擬南芥的影響 3）熒光成像揭示肉眼看不到的葉片邊緣傷害 4）利用葉綠素?zé)晒獬上襁M(jìn)行植物病理學(xué)研究 5）干旱處理對伽藍(lán)菜的影響   我們能提供的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些…… 如下，是1 m高的水稻整株側(cè)面成像結(jié)果： 此外， 我們的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)已被成功集成到WPS高通量植物表型平臺中，用于高通量植物葉綠素?zé)晒獬上瘢ü夂献饔茫y量！   產(chǎn)地：荷蘭 請?jiān)L問 www.phenotrait.com 了解更多詳細(xì)內(nèi)容。

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