此圖顯示了自主機(jī)器人，它帶有多層 PhenoStereo 相機(jī)，它們是 AngleNet 系統(tǒng)的一部分。

最近，一項(xiàng)由美國(guó)北卡羅來納州立大學(xué)和愛荷華州立大學(xué)的研究人員聯(lián)合進(jìn)行的研究，展示了一種革新的自動(dòng)化技術(shù)，這種技術(shù)能夠在田間準(zhǔn)確且高效地測(cè)量玉米植物的葉片角度。這種科技突破顯著提高了葉角數(shù)據(jù)收集的效率，為植物育種專家提供了更快、更精準(zhǔn)的信息，加速了玉米品種改良的進(jìn)程。

北卡羅來納州立大學(xué)的生物與農(nóng)業(yè)工程系助理教授項(xiàng)立榮提到："植物的葉片相對(duì)于其莖部的角度對(duì)于光合作用的效率具有重要影響。例如，在玉米植物中，我們期望頂部的葉子相對(duì)垂直，而莖部更遠(yuǎn)處的葉子則更接近水平。這樣的配置有助于植物收集更多的陽(yáng)光，從而提高光合作用效率。對(duì)于關(guān)注植物育種的研究者而言，此類植物結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)為他們的研究提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

然而，傳統(tǒng)的葉角測(cè)量方式一般采用手動(dòng)測(cè)量，這種方式既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。項(xiàng)立榮表示："我們期望找到一種能使這個(gè)過程自動(dòng)化的方法，而現(xiàn)在我們做到了。"

這項(xiàng)新技術(shù)，名為"AngleNet"，主要由硬件和軟件兩個(gè)部分組成。硬件部分是一個(gè)裝在車輪上的機(jī)器人裝置。這個(gè)設(shè)備可以手動(dòng)操控，寬度剛好適應(yīng)30英寸間距的作物行，這也是農(nóng)民通常采用的作物行寬。設(shè)備本身由四層攝像機(jī)組成，每一層都設(shè)置在不同的高度，以便捕捉不同高度的葉片視圖。每層設(shè)備都包括兩個(gè)攝像頭，能捕捉到立體的葉片視圖，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的三維建模。

在該裝置被引導(dǎo)到一排植物上時(shí)，它會(huì)在多個(gè)高度上，捕捉它所經(jīng)過的每一株植物的多個(gè)立體圖像。所有這些視覺數(shù)據(jù)都被輸入到一個(gè)程序中，該程序可以計(jì)算出不同高度的每種植物的葉片角度。

項(xiàng)立榮解釋道："對(duì)于植物育種專家而言，他們不僅需要知道葉片的角度，還需要了解葉片離地面的高度。這為他們提供了評(píng)估每一行植物葉角分布所需的關(guān)鍵信息。這將進(jìn)一步有助于他們鑒別具有理想或不理想特性的遺傳系。"

為了驗(yàn)證AngleNet的精準(zhǔn)度，研究團(tuán)隊(duì)將機(jī)器人在田間進(jìn)行的葉角測(cè)量數(shù)據(jù)，與人工采用傳統(tǒng)方法得到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì)。

項(xiàng)立榮說："我們發(fā)現(xiàn)，AngleNet測(cè)量的葉片角度與手動(dòng)測(cè)量的角度差距在5度以內(nèi)，這完全在植物育種所能接受的誤差范圍之內(nèi)。"

他繼續(xù)補(bǔ)充道："我們已經(jīng)與一些作物科學(xué)家展開了合作，并利用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了研究。我們有理由相信，更多的研究者將對(duì)這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生興趣，以此來為他們的工作提供有價(jià)值的信息。最終，我們的目標(biāo)是幫助加快植物育種研究的速度，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。"

這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的成功應(yīng)用，無疑為玉米等作物的植物育種研究帶來了巨大的助力，對(duì)于未來的作物種植優(yōu)化和提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率具有深遠(yuǎn)的影響。