高通量同步获取植物反射光谱和吸收光谱图像的装置及其工作方法

摘要

本发明涉及高通量同步获取植物反射光谱和吸收光谱图像的装置及其工作方法，包括箱体、LED面阵列光源、空间移动平台、图像采集模块、控制模块、载物台、抽拉架、载物盒和万向轮；控制模块分别与空间移动平台和图像采集模块连接；将动态叶绿素荧光探测和稳态叶绿素荧光探测和多光谱成像技术结合进行植物生理无损检测，同时提供相应的装置，使用同一相机获取三种图像，使每张图像的同一像素点都有三种信号（动态叶绿素荧光信号、稳态叶绿素荧光信号和多光谱反射信号），满足中小型植物的高通量信息采集。本发明可用同一相机获取三种图像，使每张图像的同一像素点都有三种信号，能更全面地获取植物生理信息。

说明书

技术领域

本发明涉及植物检测技术领域，特别是一种高通量同步获取植物反射光谱和吸收光谱图像的装置及其工作方法。

背景技术

植物生理状况信息的无损获取和判别对育种和自动化生产等领域意义重大。目前，利用无损检测技术获取植物生理信息的技术包括可见光多光谱成像技术、近红外成像技术、太赫兹检测技术以及叶绿素荧光成像技术等，对植物生理状况检测取得一定成果。

在叶绿素荧光动力学技术日益成熟的基础上发展起来的叶绿素荧光成像技术可反映植物对光能的利用情况并使之可视化，被广泛应用于植物生理状态检测领域。目前，大多数叶绿素荧光成像技术仍然无法摆脱测定之前“暗适应”的束缚，暗适应后会导致光反应与暗反应脱节，而植物实际进行光合作用，积累有机物的过程，则是在光反应与暗反应高速运转的动态平衡下进行的。与此同时，少数理论研究也开始关注稳态叶绿素荧光动力学变化与光适应情况下的光合作用过程之间的相互关系。

目前，基于成像光谱技术制备的装置至多获取两种图像信息，获取的图像多为动态叶绿素荧光图像和多光谱图像，并未涉及到稳态叶绿素荧光图像，未注意到稳态叶绿素荧光变化与光适应情况下的光合作用过程之间的相互关系。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供高通量同步获取植物反射光谱和吸收光谱图像的装置及其工作方法，通过控制模块设定不同的光照模式，模拟自然条件的光强变化，强化植物对不同光照的光响应的差异，实现植物光合作用效率准确的检测。

本发明采用以下方案实现：一种高通量同步获取植物反射光谱和吸收光谱图像的装置包括大箱体、LED面阵列光源、空间移动平台、图像采集模块、控制模块、载物台、抽拉架、载物盒和万向轮；所述空间移动平台，包括空间移动轨道组件；所述空间移动轨道组件包括X、Y、Z三个方向的主轨道；整个空间移动结构，采用三轴联动系统，X、Y轴上采用同步带+直线导轨副的传动方式，Z轴上则采用滚珠丝杆副+直线导轨副的传动方式；

所述图像采集模块，安装在空间移动平台的Z轴方向的移动组件上，用于采集植物反射光谱图像和吸收光谱图像；

所述控制模块包括一个上位机、单片机模块和一个电控箱；所述单片机模块包括一个主单片、第一从单片机和第二从单片机；所述主单片机与所述上位机连接，所述第一从单片机和第二从单片机均与所述主单片机连接，用以通过上位机控制所述主单片机，进而控制第一、第二从单片机；所述第一从单片机与所述空间移动平台连接，用以控制所述空间移动平台移动；所述第二从单片机与所述图像采集模块连接，用以控制图像采集模块；所述的电控箱包括电机驱动模块及电源供应模块；所述电源供应模块分别与所述LED面阵列光源、空间移动平台、图像采集模块和控制模块连接，用以为上述模块供电。

进一步地，所述的X轴方向上的主轨道由一对分居平台两侧的导轨滑块机构及分别带动导轨滑块机构的一组同步带传动机构组成，有效行程1300mm；同时所述同步带传动机构上安装有两个电机；为保证两侧滑块机构运行状态、运动方向、速度一致，安装在同步带传动机构上的两个电机由同一的第一从单片机控制，再通过传动带带动滑块运动。

进一步地，所述的Y轴方向上的主轨道由两个平行的导轨滑块机构和一组同步带传动机构组成，有效行程800mm；两根导轨两侧分别固定在220mm的铝型材上，同步带结构安装在两导轨中间位置，将开环同步带通过齿板和长螺栓固定在Y、Z轴连接板上，并使用螺栓将连接板固定在Y轴滑块上，用以实现将带轮的旋转运动转化为滑块的直线运动，进而带动Z轴的机构在Y轴方向上进行直线运动。

进一步地，所述的Z轴方向上的主轨道采用丝杆滑块机构，有效行程500mm；丝杆滑块机构包括滚珠丝杆副和直线导轨副；丝杆滑块的螺母座通过一块厚度为 2mm、长560mm的矩形铁片与图像采集模块连接起来。

进一步地，所述的图像采集模块为一个侧壁处设有反光镜的箱体，所述箱体与所述丝杆滑块的螺母座通过矩形铁片连接；所述箱体内设置有作为激发光源的光源组件、摄像单元、10毫米的镜头、装在镜头上的滤波轮、装在滤波轮上的滤光片、推动滤波轮转动的步进电机、固定步进电机的电机支撑架、用于放置第二从单片机的控制板及容纳植物、激发光源和摄像单元的封闭箱；所述控制板与所述光源组件连接，用以在上位机控制主单片机进而控制第二从单片机的情况下控制改变光源；所述控制板与所述步进电机连接，用以在上位机控制主单片机进而控制第二从单片机的情况下控制步进电机的转动，从而带动滤波轮的转动，利用滤波轮上的滤光片实现对射向摄像单元进光端的光线进行过滤；所述控制板还与所述摄像单元连接，用以在上位机控制主单片机进而控制第二从单片机的情况下控制所述摄像单元进行图像采集，并将采集的图像回传到所述上位机进行图像显示和分类保存；

所述摄像单元的拍照方向指向封闭箱内植物；摄像单元前方设有镜头，摄像单元和镜头之间设有滤波轮；所述光源组件可在第二从单片机控制下改变光源, 在采集吸收光谱图像时，将会打开620nm红色光源及380nm紫色光源；采集反射光谱图像时，将会依次打开中心波长为460 nm、520 nm、580 nm、660 nm、710 nm 、730 nm、760 nm、780 nm、810 nm、850 nm、900nm、940 nm 的多光谱光源。

进一步地，所述摄像单元为单色CCD相机；所述滤波轮上设有六个工作位；所述工作位包括五个滤光位和一个零位；所述零位不对光进行过滤；各滤光位处各设有一枚对光进行过滤的滤光片；各滤光位的滤光片分别为680 nm带通滤光片、440 nm带通滤光片，520nm带通滤光片，690 nm带通滤光片 和740 nm带通滤光片；所述光源组件包括若干个按环形排列的LED激发光源；所述单色CCD相机设于LED激发光源所排列环形的中央处；所述植物在测量时位于单色CCD相机下方。

进一步地，所述LED激发光源包括中心波长为620nm的光化光光源、中心波长为400nm的紫外光源、中心波长为460 nm、520 nm、580 nm、660 nm、710 nm 、730 nm、760 nm、780 nm、810 nm、850 nm、900nm、940 nm 的多光谱光源；所述光化光光源为用于激发动态叶绿素荧光的光源；所述紫外光源为用于激发稳态叶绿素荧光的光源；所述多光谱光源为用于获取多光谱反射光谱图像。

进一步地，本发明还提供一种基于高通量同步获取植物反射光谱和吸收光谱图像的装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1：把植物置于黑暗环境下，对植物进行暗适应处理，用以使植物的光合系统复位至初始状态；

步骤S2：在黑暗环境下，通过测量光光照，以相机经滤光元件获取暗适应处理完成后的植物的最小叶绿素荧光图像；再通过饱和光光照，以相机经滤光元件获取暗适应处理完成后的植物的最大叶绿素荧光图像；

步骤S3：使植物处于光化光照射环境下，以光化光对植物照射并持续t1时长，使植物达到光适应状态后，经相机获取t1时长光化光照射后的植物反射图像；再以相机经滤光元件获取此时的植物动态瞬时荧光图像；

步骤S4：关闭光化光，打开紫外光源，使植物处于紫外光光照环境下t2时长后，第二从单片机控制滤波轮转向440 nm窄带滤光片位置，获取植物稳态的蓝色光谱荧光图像，接着第二从单片机控制滤波轮转向520nm窄带滤光片位置，获取植物稳态的绿色光谱荧光图像，接着第二从单片机控制滤波轮转向690nm窄带滤光片位置，获取植物稳态的红色光谱荧光图像 ，截止控制滤波轮转向740nm窄带滤光片位置，获取远红外光谱荧光图像；

步骤S5：关闭紫外光源，第二从单片机控制滤波轮转向零位即无滤光片，依次打开460nm、520 nm、580 nm、660 nm、710 nm 、730 nm、760 nm、780 nm、810 nm、850 nm、900nm、940nm 光源对植物进行多光谱图像测量，期间间隔1s，依次采集红、绿、蓝、近红外多光谱反射光谱图像；

步骤S6：通过步骤S2至步骤S4得到吸收光谱图像，通过步骤S5得到反射光谱图像。

进一步地，步骤S1中所述对植物进行暗适应处理的时间不少于25分钟，在暗适应处理时，使用强度约为10 μmol·m-2·s-1的740nm远红外光对植物照射。

进一步地，步骤S3中所述光化光照射环境采用光强变化的光化光来模拟自然环境。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明通过控制模块设定不同的光照模式，模拟自然条件的光强变化，强化植物对不同光照的光响应的差异，实现植物光合作用效率准确的检测。

（2）本发明可同步获取的信号包括动态荧光、稳态荧光和多光谱反射信号，可用同一相机获取三种图像，使每张图像的同一像素点都具有三种信号，更全面地获取植物信息。

附图说明

图1为本发明实施例的装置的整体结构示意图，其中，0为大箱体，1为LED面阵列光源，2为空间移动平台，3为图像采集模块，4为载物台，5为抽拉架，6为上位机PC，7为电控箱，8为载物盒，9为万向轮。

图2为本发明实施例的空间移动平台的结构示意图，其中，2-1为X轴方向上的主轨道；2-2为Y轴方向上的主轨道；2-3为Z轴方向上的主轨道。

图3为本发明实施例的图像采集模块3的整体示意图，其中，3-1为光源组件；3-2为镜头；3-3为滤波轮；3-4为滤光片；3-5为步进电机；3-6为电机支撑架；3-7为CCD相机；3-8为控制板；3-9为容纳植物、激发光源和摄像单元的封闭箱；3-10为反光镜。

图4为本发明实施例的装置的图像采集模块的灯源分布图。

图5为本发明的实施例的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例提供一种高通量同步获取植物反射光谱图像和吸收光谱图像的装置，包括大箱体、LED面阵列光源、空间移动平台、图像采集模块、控制模块、载物台、抽拉架、载物盒和万向轮；所述空间移动平台，包括空间移动轨道组件；所述空间移动轨道组件包括X、Y、Z三个方向的主轨道；整个空间移动结构，采用三轴联动系统，X、Y轴上采用同步带+直线导轨副的传动方式，Z轴上则采用滚珠丝杆副+直线导轨副的传动方式；

所述图像采集模块，安装在空间移动平台的Z轴方向的移动组件上，用于采集植物反射光谱图像和吸收光谱图像；

所述控制模块包括一个上位机、单片机模块和一个电控箱；所述单片机模块包括一个主单片、第一从单片机和第二从单片机；所述主单片机与所述上位机连接，所述第一从单片机和第二从单片机均与所述主单片机连接，用以通过上位机控制所述主单片机，进而控制第一、第二从单片机；所述第一从单片机与所述空间移动平台连接，用以控制所述空间移动平台移动；所述第二从单片机与所述图像采集模块连接，用以控制图像采集模块；所述的电控箱包括电机驱动模块及电源供应模块；所述电源供应模块分别与所述LED面阵列光源、空间移动平台、图像采集模块和控制模块连接，用以为上述模块供电。所述载物盒放置在载物台上；所述电控箱安装在所述大箱体的侧壁上；所述万向轮安装在所述大箱体的下部；所述LED面阵列光源安装在所述大箱体上顶板内侧壁。

所述上位机用于控制空间移动平台的联动，控制图像采集及图像的实时显示和分类保存；主单片机负责信息的转发，从单片机分别控制采集装置的光源和空间移动平台的运动。

在本实施例中，所述主单片机和第一、第二从单片机均采用的是型号为ArduinoMega 2560的单片机。

如图2所示，在本实施例中，所述的X轴方向上的主轨道由一对分居平台两侧的导轨滑块机构及分别带动导轨滑块机构的一组同步带传动机构组成，有效行程1300mm；同时所述同步带传动机构上安装有两个电机；为保证两侧滑块机构运行状态、运动方向、速度一致，安装在同步带传动机构上的两个电机由同一的第一从单片机控制，再通过传动带带动滑块运动。

在本实施例中，所述安装在同步带传动机构上的两个电机的型号均为(57BYG250C)。

如图2所示，在本实施例中，所述的Y轴方向上的主轨道由两个平行的导轨滑块机构和一组同步带传动机构组成，有效行程800mm；两根导轨两侧分别固定在220mm的铝型材上，同步带结构安装在两导轨中间位置，将开环同步带通过齿板和长螺栓固定在Y、Z轴连接板上，并使用螺栓将连接板固定在Y轴滑块上，用以实现将带轮的旋转运动转化为滑块的直线运动，进而带动Z轴的机构在Y轴方向上进行直线运动。

如图2所示，在本实施例中，所述的Z轴方向上的主轨道采用丝杆滑块机构，有效行程500mm；丝杆滑块机构包括滚珠丝杆副和直线导轨副；丝杆滑块的螺母座通过一块厚度为2mm、长560mm的矩形铁片与图像采集模块连接起来。

如图3所示，在本实施例中，所述的图像采集模块为一个侧壁处设有反光镜的箱体，所述箱体可容置待测量的植物，所述箱体与所述丝杆滑块的螺母座通过矩形铁片连接；所述箱体内设置有作为激发光源的光源组件、摄像单元，10毫米的镜头、装在镜头上的滤波轮、装在滤波轮上的滤光片、推动滤波轮转动的步进电机、固定步进电机的电机支撑架、用于放置第二从单片机的控制板及容纳植物、激发光源和摄像单元的封闭箱；所述控制板与所述光源组件连接，用以在上位机控制主单片机进而控制第二从单片机的情况下控制改变光源；所述控制板与所述步进电机连接，用以在上位机控制主单片机进而控制第二从单片机的情况下控制步进电机的转动，从而带动滤波轮的转动，利用滤波轮上的滤光片实现对射向摄像单元进光端的光线进行过滤；所述控制板还与所述摄像单元连接，用以在上位机控制主单片机进而控制第二从单片机的情况下控制所述摄像单元进行图像采集，并将采集的图像回传到所述上位机进行图像显示和分类保存；

所述摄像单元的拍照方向指向封闭箱内植物；摄像单元前方设有镜头，摄像单元和镜头之间设有滤波轮；所述光源组件可在第二从单片机控制下改变光源, 在采集吸收光谱图像时，将会打开620nm红色光源及380nm紫色光源；采集反射光谱图像时，将会依次打开中心波长为460 nm、520 nm、580 nm、660 nm、710 nm 、730 nm、760 nm、780 nm、810 nm、850 nm、900nm、940 nm 的多光谱光源。

在本实施例中，所述步进电机所采用的型号为24BYJ48。

在本实施例中，所述摄像单元为单色CCD相机；所述滤波轮上设有六个工作位；所述工作位包括五个滤光位和一个零位；所述零位不对光进行过滤；各滤光位处各设有一枚对光进行过滤的滤光片；各滤光位的滤光片分别为680 nm带通滤光片、440 nm带通滤光片，520nm带通滤光片，690 nm带通滤光片 和740 nm带通滤光片；所述光源组件包括若干个按环形排列的LED激发光源；所述单色CCD相机设于LED激发光源所排列环形的中央处；所述植物在测量时位于单色CCD相机下方。

在本实施例中，所述LED激发光源包括中心波长为620nm的光化光光源、中心波长为400nm的紫外光源、中心波长为460 nm、520 nm、580 nm、660 nm、710 nm 、730 nm、760nm、780 nm、810 nm、850 nm、900nm、940 nm 的多光谱光源；所述光化光光源为用于激发动态叶绿素荧光的光源；所述紫外光源为用于激发稳态叶绿素荧光的光源；所述多光谱光源为用于获取多光谱反射光谱图像。如图4所示，LED照明光源分布为：内圈为多光谱光源，有12个波长的LED灯,外两圈的光源设置均为激发植物荧光光源，均为16个每圈，为提高光源均匀性，两个波长（400nm和620nm波长）的LED灯交替分布。

如图5所示，较佳的，本实施例还提供一种基于高通量同步获取植物反射光谱和吸收光谱图像的装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1：把植物置于黑暗环境下，对植物进行暗适应处理，用以使植物的光合系统复位至初始状态；

步骤S2：在黑暗环境下，通过测量光光照，以相机经滤光元件获取暗适应处理完成后的植物的最小叶绿素荧光图像；再通过饱和光光照，以相机经滤光元件获取暗适应处理完成后的植物的最大叶绿素荧光图像；

步骤S3：使植物处于光化光照射环境下，以光化光对植物照射并持续t1(3-5min)时长，使植物达到光适应状态后，经相机获取t1(3-5min)时长光化光照射后的植物反射图像；再以相机经滤光元件获取此时的植物动态瞬时荧光图像；

步骤S4：（使植物处于紫外光光照环境下t2时长后，相机经滤光元件获取植物的蓝色光谱荧光图像、绿色光谱荧光图像、红色光谱荧光图像和远红外光谱荧光图像；）

关闭光化光，打开紫外光源，使植物处于紫外光光照环境下t2(3-5min)时长后，第二从单片机控制滤波轮转向440 nm窄带滤光片位置，获取植物稳态的蓝色光谱荧光图像，接着第二从单片机控制滤波轮转向520nm窄带滤光片位置，获取植物稳态的绿色光谱荧光图像，接着第二从单片机控制滤波轮转向690nm窄带滤光片位置，获取植物稳态的红色光谱荧光图像 ，截止控制滤波轮转向740nm窄带滤光片位置，获取远红外光谱荧光图像；

步骤S5：关闭紫外光源，第二从单片机控制滤波轮转向零位即无滤光片，依次打开460nm、520 nm、580 nm、660 nm、710 nm 、730 nm、760 nm、780 nm、810 nm、850 nm、900nm、940nm 光源对植物进行多光谱图像测量，期间间隔1s，依次采集红、绿、蓝、近红外等多光谱反射光谱图像；

步骤S6：通过步骤S2至步骤S4得到吸收光谱图像，通过步骤S5得到反射光谱图像。

在本实施例中，步骤S1中所述对植物进行暗适应处理的时间不少于25分钟，在暗适应处理时，使用强度约为10 μmol·m-2·s-1的740nm远红外光对植物照射。

在本实施例中，步骤S3中所述光化光照射环境采用光强变化的光化光来模拟自然环境。

较佳的，本实施例将动态叶绿素荧光探测和稳态叶绿素荧光探测和多光谱成像技术结合进行植物生理无损检测，同时提供相应的装置，使用同一相机获取三种图像，使每张图像的同一像素点都有三种信号（动态叶绿素荧光信号、稳态叶绿素荧光信号和多光谱反射信号），满足中小型植物的高通量信息采集。

较佳的，在本实施例中，如图1所示，本实施例的装置包括LED面阵列光源1；空间移动平台2；图像采集模块3；载物台4；抽拉架5；上位机（PC）；电控箱7；载物盒8；万向轮9。

整个设备的总体框架由型材搭建，框架外用1.5mm厚铁皮板包覆起来，形成一个密闭不透光的环境，且内壁全部喷黑漆并磨砂，尽可能地减少外界环境因素的影响。设备的顶端覆盖安装可调节亮度的LED面阵列光源1，通过单片机控制光源的开关和亮度，参照自然环境下太阳光光照强度的大致变化情况，可使光源在早上8点时自动开启，并且光源亮度在8点至12点逐渐变强，在12点至18点逐渐变弱，最后在18点时光源自动关闭，模拟夜间无光照的生长环境。

如图3所示，图像采集装置包括作为激发光源的LED照明光源，镜头3-2，镜头3-2上装有滤波轮3-3，滤波轮3-3上装有滤光片3-4，推动滤波轮3-3转动的是步进电机3-5，固定电机的是电机支撑架3-6，作为摄像单元的CCD相机3-7，输出控制信号控制激发光源的占空比的控制板3-8，容纳植物、激发光源和摄像单元的封闭箱3-9，反光镜3-10。

在植物表型测量过程中，研究人员可通过万向轮9将设备移动到避光位置，再将放置于载物台4的植物进行表型测量。在采集不同高度的植株表型数据时，可根据植株的高度，选择将盛放植株的载物台4放置在不同高度的抽拉架5上。安装于空间移动平台2上的图像采集模块3在空间移动平台2上移动，对载物台4上的植物依次扫描。图像采集装置包括成像系统，由CCD单色相机1，10毫米的镜头3-2，以及滤波轮3-3组成。滤波轮3-3上六个工作位置，包括了680 nm带通滤光片3-4，窄带440nm，520 nm，690 nm 和740 nm滤光片3-4，以及零位（无滤光片3-4）。680nm带通滤光片3-4，滤光片3-4用于动态荧光测量，窄带440 nm，520nm，690 nm 和740 nm用滤光片3-4于多光谱荧光测量，零位（无安装滤光片3-4）用于多光谱反射图像。通过绿叶素荧光采集通道采集动态荧光数据和稳态荧光数据，再通过多光谱采集通道采集红、绿、蓝、近红外等多光谱反射率数据，再通过计算机软件进行数据分析、分类存储。

高通量同步获取植物反射光谱图像和吸收光谱图像的方法，过程如图4所示，

（1）将装有待测植株样品的载物盒8放在载物台4上，在微弱的远红光的照射下，植物在箱体0暗室里暗适应25分钟后。

（2）在上位机上点击“采样开始”按钮，空间移动平台2上三轴（X-Y-Z轴）联动，将图像采集模块3复位初始位置。

（3）空间移动平台2上的Z轴丝杆滑块机构带动图像采集模块3，慢慢下降，将植株完全笼罩在图像采集模块3箱体0内。

（4）控制模块控制滤波轮3-3转向至680 nm带通滤光片3-4位置，打开测量光（强度约为1μmol·m-2·s-1），相机获取最小荧光图像，3秒后，打开饱和光（2000 μmol·m-2·s-1），相机获取最大荧光图像。

（5）打开光化光，光化光持续照射植物，在t时刻，相机获取t时刻的动态瞬时荧光图像，打开饱和光，相机再次获取光照条件下的最大荧光图像；

（6）关闭光化光，打开紫外光源，程序控制滤波轮3-3转向440 nm窄带滤光片3-4位置，获取蓝色光谱荧光图像，接着程序控制滤波轮3-3转向520nm窄带滤光片3-4位置，获取绿色光谱荧光图像，接着程序控制滤波轮3-3转向690nm窄带滤光片3-4位置，获取红色光谱荧光图像 ，截止程序控制滤波轮3-3转向740nm窄带滤光片3-4位置，获取远红色光谱荧光图像。

（7）关闭紫外光源，程序控制滤波轮3-3转向零位（无滤光片3-4），依次打开460nm、520 nm、580 nm、660 nm、710 nm 、730 nm、760 nm、780 nm、810 nm、850 nm、900nm、940nm 光源，期间间隔1s，依次采集红、绿、蓝、近红外多光谱反射光谱图像。

（8）结束一次采集，空间移动平台2上的Z轴丝杆滑块机构带动图像采集模块3，缓缓上升，对载物台4上的植物依次扫描、采集图像。

（9）对获取的植物反射光谱图像和吸收光谱图像进行处理，分析不同基因型植物的光合作用效率，实现光合作用效率优良的品种的筛选。

本例中，窄带440 nm、520 nm、690 nm 和740 nm滤光片3-4这四个窄带滤光片3-4的半带宽均为15 nm，控制模块内置的控制程序和分析程序采用C++编写。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。