全球范围内，在成像、算力、算法的逐轮驱动下，计算机视觉和人工智能技术支撑了各行各业的蓬勃发展。在农业领域，基于计算机视觉的植物表型技术，逐步嵌入到农业产业链各个环节中，人工智能技术也得以大放异彩。托普云农多年深耕智慧农业领域，在植物表型领域深厚积累，不断攻克技术难点，启动高通量表型产品化过程，推动植物表型技术在产业端、科研端落地应用，为植物研究领域提供先进、全面的高通量采集分析解决方案。
什么是植物表型技术
植物表型是作物基因型和所处环境影响所造成的诸如形状、结构、大小、颜色等全部可测的生物体外在表现，以及肉眼看不见的生理功能和各种组分的含量。智慧农业，是通过收集和分析数据来改进特定地点的农业决策，植物表型研究是智慧农业研究中的一个重要分支。
植物表型就是为植物体检的技术。正如俗语所说，“良莠不分”，田间的环境极其复杂多变，要在密集且相互重叠的叶片中准确辨别作物表型是一项艰巨的任务。高通量植物表型检测，能有效利用先进的光谱成像技术和解析技术，实现对植物肉眼可见的形态学指标和肉眼不可见的组分、生理、胁迫、病害等指标的可视化；利用先进的控制技术、通信技术和软件技术，实现表型性状测量和数据分析的自动化；利用先进的图像识别、机器学习、深度学习等人工智能技术，实现多性状关联分析与数据挖掘的智能化；用这些可视化、自动化、智能化的技术，可以高通量、高精度的对单器官、单株或群体尺度的植物进行快速的测量分析。
2023年，《Nature》子刊就曾在报道中提出Sensors in Agriculture: Towards an Internet of Plants “植物互联网”（Internet of Plants, IoP）这一全新概念，声称随着技术的发展，我们将见证植物与互联网的深度融合，实现实时、连续的植物生长监测，植物互联网的时代即将来临。
虽然植物表型虽然是面向世界种业科技前沿和农业产业的主战场，但国内与国外的表型领域研究却仍然存在不小的差异。把握时机的同时，也要认清行业痛点之所在，有针对性的发力。
把握时机，直面痛点
当前，植物表型市场目前在发达国家占据主导，而亚洲市场则展现出巨大的发展潜力。但国内高通量植物表型数据采集环境建设尚不充分，企业多采取小规模的课题组式运作，而非规模化流水线生产。为填补国内市场空白，亟需构建有效的运营模式，满足科研单位和农业企业的实际需求，实现植物表型大规模研究和比较分析。
植物表型研究作为信息技术与农业科技的交汇点，企业亟需吸引高层次人才，以保障研究的长期可持续发展。技术方面，植物表型组学作为科学前沿，引入各类高精度传器、AI模型算法、操作系统等，对于把握国内战略机遇、打破国外技术垄断、形成良好产业链及掌握自主知识产权至关重要。基于当下植物表型关键装备和算法技术垄断、成本高昂等，降低成本并研发更加便捷好用的产品，是科研单位和农业企业扩大应用范围的重大举措。
托普云农-为植物表型科研“数智”赋能
专项团队自研攻关。托普云农表型专项研发团队由东京大学毕业、国家千人计划引进专家、研发团队首席科学家领衔，吸引了海内外博士、硕士等高层次人才，组成硬件、软件、算法、产品、品检各小组，对标国际前沿技术，开展硬件、软件、算法等全流程自主科研攻关。技术团队更完备更专业，保障整个从设计研发到产品质检的快速产业化，强大的算法团队有多款人工智能明星产品（例如考种、根系等）的开发经验和基础。
软、硬件融合发展。尽管测量植物表型的技术非常多元，但核心在于技术本身是否足够先进、可靠。托普云农高度整合可见光二维三维、高光谱、多光谱、红外热成像、激光雷达等先进成像技术，充分发挥AI图像处理、深度学习等技术优势，运用全自研算法打造植物表型智能解析平台“TP-AIPheno”，创新性地将数据采集与解析流程集成在同一软件中，实现采集、分析实时化、一体化。“我们现已做到可见光二维单株植物解析用时小于5秒，可见光三维单株植物解析用时小于2分钟，高光谱单株植物解析用时小于5秒”，研发团队首席科学家介绍研究成果。
可见光二维成像
可见光三维成像
高光谱成像
多元化产品开发。行业的发展、消费者需求多样化，单一的产品或服务难以满足市场的需求。托普云农高通量植物表型涵盖根、茎、叶、花、果实、种子等植物器官，以及植物单株、植物群体等不同尺度，并根据温室、人工气候室、田间等科研环境，打造便携式、箱体式、田间无人机、无人车、轨道机等多形态表型设备。托普云农与中国水稻研究所、中国农业科学院茶叶研究所、浙江省农业科学院、浙江大学等机构携手，推动表型产品向科研端、产业端快速落地，托普云农“高通量植物表型采集分析平台”凭借表型指标覆盖广、解析精度高、效率高等创新优势，荣获“CISILE 2024自主创新金奖”。
六大核心产品优势。科技飞速发展的时代，托普云农引领科技前沿，以六大核心产品优势为植物表型研究带来了革命性的变革。高通量：实现了自动化传送、自动化采集，自动解析识别，一次操作可获得上百种参数，让数据采集变得轻松高效；高精度：基于可见光、高光谱成像基础、通过自研算法与计算机技术实现植物快速、高精度测量，让科研成果更加可靠；高效率：在时间就是金钱的今天，二维单株分析时间仅需5秒、三维单株解析时间不超过2分钟、高光谱单株分析时间也在5秒内完成；无损化：采用无接触测量，全程陪伴作物从出苗到成熟，每一个生长阶段都得到细致的观察，无需担心对植物造成伤害；多维度：从单器官-单株-群体，我们的多尺度测量结合二维图像解析、三维高精度重构和高光谱曲线交互分析，提供全面多维度综合实验数据；应用广：无论是遗传育种、分子生物学，还是植物生理学、植物病理学，甚至是生态学、环境科学、植物保护，我们的技术都能广泛应用，为各领域的研究提供强大支持。
成本降低、各项专利获广泛认可。托普云农在植物表型全系列产品研发过程中，先后承担或参与多项国家级、省级研发课题项目，并取得国家发明专利23项、实用新型专利3项、软件著作权7项。基于自主研发的优势，成功将成本降低，为客户带来更高的性价比。
引领农业科技新纪元，高通量植物表型技术，精准解锁每一株植物的基因密码！未来，随着技术的飞速迭代和算法的持续优化，我们的表型数据应用将不断扩展，这将促进植物表型技术在中国智慧农业中的应用，为智慧农业的发展奠定坚实基础。托普云农始终坚持科技创新引领，践行“软件与硬件高度协同”和“信息技术与农业专业深度融合”的方针，为智慧农业的持续繁荣和发展保驾护航！
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