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成果創(chuàng)新點 成果圖片： 主要技術(shù)創(chuàng)新路徑：高速三維容積成像，有重要原始 創(chuàng)新性； 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：成像光譜范圍 690 – 950 nm，1200 – 2400 nm； 傳感器陣元數(shù)目 1024； 單波長成像時間分辨率 1 幀每秒；空間分辨率 300 μm； 成像深度至 3-4 cm； 技術(shù)成熟度 關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)階段 市場前景 研發(fā)的多排光聲斷層成像儀

主要技術(shù)創(chuàng)新路徑：高速三維容積成像，有重要原始創(chuàng)新性； 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：成像光譜范圍 690 – 950 nm，1200 –2400 nm； 傳感器陣元數(shù)目 1024；單波長成像時間分辨率 1 幀每秒；空間分辨率 300 µm；成像深度至 3-4 cm；

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現(xiàn)快照式光譜成像芯片，結(jié)合計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，可以實現(xiàn) 80 納米 以下的寬場成像。

成果與項目的背景： 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，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。本項目為便攜結(jié)構(gòu)，可以隨身攜帶，亦可以車載，便于實時觀察。 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）來計算熒光參數(shù)；可以實現(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）來計算熒光參數(shù) 實現(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?、可見光成像、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 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后的實時熒光成像 ● ● ● ● FJ’ 植物照光后達(dá)到J項的熒光成像 ● ○ ● ○ FI’ 植物照光后達(dá)到I項的熒光成像 ● ○ ● ○ 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項可變熒光相關(guān)的參數(shù)FRO=(Fm-Fi)/Fm ● ○ ● ○ jEO 植物照光后與I項可變熒光相關(guān)的參數(shù)?EO=(Fm’-FJ’)/Fm’ ● ○ ● ○ jRO 植物照光后與I項可變熒光相關(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 請訪問 www.phenotrait.com 了解更多詳細(xì)內(nèi)容。