要点概览

1.无损监测系统可适用于不同植物

2.Frauhofner系统可快速有效扫描全植株

3.借助温室以及数个环境箱，我们可模拟真实环境条件

   气候变化的后果较其复杂，对发展中国家影响较大。例如，气温上升可使一些区域不适合居住，切断了当地居民获得水源的主要通道。即便发达国家也难以逃脱气候变化影响，被迫改变思维方式-特别是农业的思维方式迫在眉睫。现代植物栽培种不能快速适应气候变化影响，农民需要栽种能调整适应了当地主要条件的植物品种。这是为何我们X光研发技术中心EZRT专注于无损监测以及植物分析。

   许多植物品系（如土豆、小麦、水稻和木薯）都在努力适应气候条件变化条件。要寻找到适当应对应用环境条件改变的方式，我们分析了不同植物品系如何应对环境冲击。表型是一种鉴别植物的方式，例如，鉴别在高温条件下仍能有足够产量的植物。

植物分析实际环境

理论上，人们可在田间通过视觉简单观测植物。但该方法为主观方法，并不太有效。如果一个人一个接一个观测数百个植株，很容易看出趋势，但结果总是不同。这就是为何我们会使用非破坏性监测系统，Oliver Scholz教授，X光技术研发中心的系统研究组负责人表示。要生成有意义数据，我们分析了多个品系的各数十株植物。我们位于Fürth的基地针对此研究配备了一个温室以及数个环境箱，用以模拟限定气候条件。

这使得我们可以直接读取并有效分析叶片尺寸、叶面积、倾斜以及曲率等。

鉴别高产品种

   植物由地上和地下器官组成。植物健康和生殖等重要指示因子位于地上。人们特别可从叶片（植物太阳能电池板）收集有价值信息。光学监控技术，例如3D激光技术，非常适合观测叶片以及其环境。

利用3D植物扫描仪获取植物3维图像。激光可向叶片表面投射窄线。因该线沿叶片走向，相机可记录该线的位置。几秒钟，即可生成数以百万的3D坐标，用以描述叶片表面（says Scholz）。

   因我们的工作涉及到长期观测和检测的多个系列植物，该方法生成了大量3D数据。要对来自植物的单个叶片实现对比，我们开发了特殊的软件程序，使用复杂过程来计算叶片主要参数，之后以较小软件包的形式向我们提供这些参数。我们从而可直接读取并有效分析叶片尺寸、表面积、倾斜和曲率。生物学家获取此类表型数据并将其与微生物学知识相关联，从而鉴别生物机制，允许特定植物品系快速生长，即便在较端条件下也有足够产量。

地下X光成像：数分钟构建3D CT

   植物地下部分，例如其根部结构和果序也可提供关于植物生物量的重要信息。光学监控技术于此已经达到较限，这是为何我们在此处应用X射线的原因。X射线成像和显微法近几十年来取得了巨大进展。此技术可轻松用于检测钢制或其它合金材质大样品。在现今系统上可以清楚显示小材料缺陷，轮胎铝轮毂或缸头壳体，易于鉴别。但表型领域研究者面对不同的挑战。与工业和实验室多处应用不同，表型不仅仅关注图像品质。成像的限制因素是成像时间，Stefan Gerth博士-革新系统设计团队负责人表示。我们开发了自己的实验室系统，目标是在有效图像品质和较短测量时间间取得平衡。

   测量时间影响非常大，原因是我们通常会测量一整个系列产品。长测量时间上不经济，将植物长时间放在X光机内相当于将植物从其熟悉环境中“隔离”出来，严重影响效果的有效性。这就是为何我们X光技术研发中心投入到优化X光系统的研究中，从而可约在5-7分钟完成植物扫描。另外除了特别适应的硬件，我们所用的软件作用也至关重要。因成像时间短，源数据包含很多噪音，难于处理。智能算法很大程度上对此进行了补偿，可全自动将植物器官与周围环境分离出来。

    下一步，软件自动鉴别果实和根部结构的纵横比以及植物器官的重量。要确保声明可靠性，我们对试验系列进行数周、数月的观测。在实验结束时，利用一段时间的柱状图，我们可以弄清楚植物如何进行地下生长发育。Joelle Claussen解释道，他已经在X光技术研发中心测量了数以千计的植物。尽管我们就检测系列取得较高的成功率，也无法完全模拟温室环境中真实的环境影响。这就是为何生物学家要在真实环境条件下对齐进行验证的原因，Claussen表示。

在国内和商业和研究伙伴的支持下，我们非常确信我们的无损监测系统可在气候变化情况下，提供适当应对措施。

   北京博普特科技有限公司是Frauhofner植物断层扫描系统的中国区代理，负责其系列产品在中国的推广、销售和售后服务。

                     X光可帮助我们看到地下情形。上图是在不同发育阶段的土豆。

    3D计算机断层扫描原理：3D断层扫描（CT）可生成诸多方向的多个X光图像（投影）。与医学CT扫描不一样，工业CT系统扫描的目标经常会安装在旋转桌面，位于X光射线管和检测器之间。目标绕其轴旋转同时，记录下投影。