浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司研發(fā)的植物根系分析系統(tǒng)（含GXY-A/B系列及根系原位監(jiān)測系統(tǒng)），是一套集高精度成像硬件與AI圖像解析算法于一體的國產(chǎn)科研級根系表型分析平臺，用于植物根系形態(tài)學(xué)參數(shù)、拓撲結(jié)構(gòu)及根瘤共生關(guān)系的定量測定。

一、系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

硬件組成

成像單元：標(biāo)配雙光源透掃掃描儀或2200萬像素級專用高拍儀（含可調(diào)背光板、防反光壓板），確保根系無陰影均勻成像；原位監(jiān)測型另配顯微攝像模組或CMOS傳感器。

控制與標(biāo)定：內(nèi)置像素—物理尺寸自動標(biāo)定模塊，配合暗箱屏蔽環(huán)境光干擾。

軟件平臺：搭載專用根系分析軟件，支持本地運算及"指尖耕耘"云平臺數(shù)據(jù)同步。

工作原理

將經(jīng)清洗處理的離體根系平鋪于掃描面/拍攝臺，或借助微根管（Minirhizotron）對原位根系連續(xù)采集圖像；軟件采用計算機視覺與深度學(xué)習(xí)分割算法，自動將根系從背景中二值化分離，通過像素映射換算為實際物理量，提取形態(tài)與拓撲參數(shù)。

二、核心分析功能

根系分析功能：

1、拓撲分析：能自動進行根系的拓撲分析，自動確定根的連接數(shù)、長度、體積等參數(shù)，可自動區(qū)分側(cè)根等級自動分析主根或任意一支側(cè)根的參數(shù)等，根系等級分為6級，使根系分析更加準(zhǔn)確；

2、連接分析：可分析準(zhǔn)確分析根系內(nèi)各根段的角度關(guān)系；

3、分段測量：可通過直徑、投影面積、表面積、體積和長度進行根系分段和分檔，并可自定義進行分檔設(shè)置，自動測量各直徑段長度、投影面積、表面積、體積等，及其分布參數(shù)，并輸出數(shù)據(jù)直方圖，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化

4、智能校正，結(jié)果更精準(zhǔn)：可對根系進行合并分叉、刪除連接、合并根尖、斷開連接、毛刺去除、主根修正、側(cè)根修正、根粗修正等校正，可操作性強；

5、自動剔除雜點：通過設(shè)定像素值剔除雜點，凸顯目標(biāo)根系輪廓；

6、自動標(biāo)定：用戶輸入掃描像素后，軟件自動換算實際長度；

7、個性化顯示，觀察更輕松：支持對圖片分析的參數(shù)進行勾選設(shè)置，可用不同顏色顯示出根系的端點、關(guān)節(jié)點、連接線段、主根、1-6級側(cè)根和低級側(cè)根，便于檢測中的直觀顯示與區(qū)分；

8、圖片二值化：調(diào)整圖片灰度對比，更好分割根系和調(diào)整背景，使分析結(jié)果更準(zhǔn)確；

9、還原至初始圖片：可將分析或操作后的圖片還原為剛打開時的狀態(tài)；

10、目標(biāo)區(qū)域分析：可手動選擇想要測定的目標(biāo)區(qū)域，只對選定的目標(biāo)區(qū)域進行分析，分析更加靈活，增加數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

一鍵分析多項參數(shù)：一鍵操作，精準(zhǔn)獲取根總數(shù)、根尖數(shù)量、根總長、根平均直徑、根總投影面積、根總體積、R/G/B、RHS、總連接點數(shù)、端點、關(guān)節(jié)點、連接點數(shù)、分叉數(shù)、交疊數(shù)、盒維數(shù)等多項參數(shù)；

軟件加密、數(shù)據(jù)更安全：采用動態(tài)二維碼+密碼狗加密，登記具體使用單位的信息，防止jia密狗的丟失；

大批量全自動分析：單次可批量分析100張以上圖片，自動保存分析結(jié)果，省時省力；

數(shù)據(jù)自動保存：可隨時暫停或繼續(xù)分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)進度自動保存；

數(shù)據(jù)導(dǎo)出表格化：將圖片或數(shù)據(jù)導(dǎo)出至文件夾，數(shù)據(jù)可導(dǎo)出Excle格式追加至文件夾下方；

自帶指尖耕耘手機app與云平臺：多平臺共享數(shù)據(jù)，可實時查看與導(dǎo)出；多平臺備份數(shù)據(jù)，長期保存不防丟失

三、典型應(yīng)用領(lǐng)域

植物生理與生態(tài)學(xué)研究：根系構(gòu)型建成、細根周轉(zhuǎn)、根系–土壤互作機制解析。

作物遺傳育種：水稻、小麥、玉米、大豆等種質(zhì)資源根系性狀關(guān)聯(lián)分析與優(yōu)異基因型篩選。

抗逆與脅迫研究：干旱、鹽堿、重金屬污染條件下根系形態(tài)及活力變化的量化評估。

農(nóng)林與環(huán)境修復(fù)：植被根系固土能力評價、植物修復(fù)潛力篩選及生態(tài)恢復(fù)監(jiān)測。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理：依據(jù)根系構(gòu)型特征優(yōu)化種植密度、灌溉深度與施肥方案。

四、學(xué)術(shù)價值評述

托普云農(nóng)根系分析系統(tǒng)以國產(chǎn)化軟硬一體方案取代傳統(tǒng)人工格網(wǎng)測量，克服了主觀誤差大、通量低、參數(shù)維度單一的局限，使植物地下部表型從定性描述進階為亞像素級定量解析，是當(dāng)前植物根系形態(tài)學(xué)與表型組學(xué)研究中具備代表性的本土化實驗裝備。

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