挑战
优化作物产量
大部分农作物研究都集中在谷物方面,这是全球主要的营养成分来源。通过杂交和培养不同类型的谷物,可在最大限度减少资源消耗的情况下,尽可能高地提升产量。在此过程中,各大农场考察了 LemnaTec GmbH(亚琛)等公司的精密实验室技术。Scanalyzer3D 是一个高度自动化的检测系统,可对温室栽培作物进行定量无损测量。在此过程中,可通过一系列光学空间测量技术测量植物,并在各种波长下成像。从而帮助系统识别肉眼发现不了的更多细节——精细程度超过所有其他方法。每株植物都要通过一系列测量工位,并在生长周期的每一阶段重复进行一系列测量,从而让研究人员可统计收集一段时间内的相关、可比对数据。
在其中一个工位,可能借助短波近红外范围的红外相机进行根系成像,记录水分吸收情况及根系吸收效率。在另一工位,可能采用同一手段分析土壤上方的植株部分。这些图像提供了植株茎叶水分含量信息,以及更广泛的干涸过程及旱后植株恢复的信息。
解决方案
SWIR 相机突出显示水分含量
生物科学家特别信赖短红外波长范围(900-1,700 nm)的红外相机,也就是所谓的 SWIR(短波红外)相机。借助这项技术,可突出显示植株的水分含量或植株体内的水分分布。由于水会大量吸收 1,450 至 1,500 nm 波长范围的红外光,因此在红外图像中呈黑色不透明状,植株的对应含水区域也会相应变暗。基于这一特性,科学家可精确地跟踪从根部到叶片的水分吸收情况。同样,蒸发和干燥过程也可借助这一技术实现可视化。
LemnaTec 选用 Allied Vision 的 Goldeye 红外相机完成此类测量工作(Scanalyzer3D 的 3 号和 4 号工位)。Goldeye 搭载了 InGaAs(砷化铟镓)传感器技术,在 SWIR 范围内具有高灵敏度,因而可精确捕获水分红外光吸收最强的光谱范围。该系列相机因其出色的画质独树一帜,可通过热电模块(TEC)的主动传感器冷却和创新的图像校正算法(可优化相机中的图像)实现格外精确的测量。