[发明专利]用于作物的热图像分析仪

说明书

本申请提供了一种用于分析植物的气孔导度的热图像分析仪，其包括：热成像设备，该热成像设备被配置为捕获处于热成像设备的成像区域内的植物的至少一部分的热图像；以及处理器设备，其被配置为分析捕获的热图像并基于捕获的热图像确定植物的气孔导度。热图像分析仪还包括参照物，该参照物包括参考表面和热传感器，其中热传感器连接到参考表面并且被配置为发射代表参考表面的表面温度的传感器信号。参照物适于被定位，从而使得参考表面的至少一部分位于热成像设备的成像区域中。传感器信号被传输至处理器设备，并且处理器设备被配置为基于捕获的热图像和传感器信号来补偿气孔导度。

技术领域

本申请涉及一种用于分析气孔状态的热图像分析仪，例如分析植物的气孔导度。本申请还涉及一种在热图像分析仪中使用的参照物，一种用于分析气孔状态(例如植物的气孔导度)的方法，以及一种用于热图像分析仪的参照物的校准方法。

背景技术

在植物学中，气孔是在叶、茎和其他组织的表皮中发现的孔隙，可促进气体交换，例如CO₂进入和水分蒸腾。气孔周围是一对称为保卫细胞的特化薄壁细胞，负责调节气孔开口的大小。气孔开口可以从完全打开到完全关闭不等，这对于优化操作至关重要。气孔可在几分钟内对气候条件做出反应，并在光合作用中发挥关键作用。通常，完全打开的气孔开口是种植者所需要的，因为这可以提供植物最大可能的生长速度。

温室通常适用于为温室内种植的作物创造最佳气候条件。因此，已经发展了分析气孔的方法，例如确定气孔打开和关闭(例如气孔状态)的条件。由现有技术可知，植物温度结合气候数据可用于气孔状态分析。由此，可以使用气孔状态信息来优化植物的条件。

已知的用于确定气孔状态的热图像分析仪依赖于一个或多个远程热像仪，其能够从远处确定植物的表面温度，而无需物理接触植物，从而确定气孔状态。然而，由于实际的植物温度与其在捕获的热图像中的测量值之间不一致，这些已知的热图像分析设备相对不准确。这种不准确的结果可能是植物的气孔状态估计错误，植物的浇水和/或对植物的光辐射可能太低和/或太高，从而无法确保植物的最佳生长。

在文件KR20180058293和US2018238740中，两者均不涉及植物气孔状态的确定，其中公开的方法旨在减少这种温度测量之间的不一致。根据这些方法，提供了远程非接触式温度传感器，其被配置为局部测量成像对象的温度，然后根据远程非接触式温度传感器测量的温度校正捕获的热图像。

在Mangus等(2016)的方案中，已知了一种装置，被配置为监测植物的水分胁迫。水分胁迫可能会影响植物的气孔导度，但仅凭其本身并不具有代表性，因为气孔导度可能仅受光辐射、温度和相对空气湿度的控制。因此，仅基于水分胁迫，无法确定植物的气孔状态信息，例如植物的气孔导度。

在Khorsandi等(2018)的方案中，公开了一种设备，该设备被配置为确定植物的气孔导度，并给出了给植物浇水与其气孔导度之间的关系。

在Jones等(2018)的方案中，公开了一种建立作物冠层导度的方法。尽管作物冠层导度看起来与气孔导度相似，但是来自该现有技术文献的测量技术不适用于确定气孔导度，特别是不适用于仅存在小植物的苗圃或类似场所。已知的测量技术只能实现导度的全局确定，例如整个作物冠层，但不能对单个植物进行局部测量。

然而，这些已知的校正方法不能充分减少不一致性。特别是对于植物的气孔状态的确定，可能需要小于大约1℃的准确度，因为空气和植物(例如，叶子)之间的温差也可能低于1℃。对于温室中存在的典型高空气湿度环境，情况尤其如此。

因此，本申请的目标是提供一种热图像分析仪，用于更准确地确定作物的气孔状态，或者至少提供一种替代的热图像分析仪。

发明内容

本申请提供了一种用于分析气孔状态的热图像分析仪，例如分析植物的气孔导度，包括：

热成像设备，被配置为捕获位于所述热成像设备的成像区域中的植物的至少一部分的热图像；和