Nhu cầu quét 3D phân tích hình thái và trưởng thực vật đang tăng dần trong những năm gần đây, chủ yếu là do hiệu quả cao, độ chính xác cao và sự tiện lợi do công nghệ quét 3D mang lại. Khi mọi người chọn máy quét 3D để nghiên cứu hình thái và sự phát triển của thực vật, họ có xu hướng xem xét các yếu tố sau: giá cả, liệu có cần dùng bút đánh dấu hay không, độ chính xác, độ mịn, khả năng quét màu, nhận diện thương hiệu, v.v. Đúng là những yếu tố đó rất quan trọng đối với quyết định mua hàng, tuy nhiên, một số yếu tố khác cũng cần được xem xét không kém.
Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của quét 3D thực vật là phục vụ công tác chọn tạo giống cây trồng. Các phương pháp đo đạc thủ công truyền thống vốn tốn nhiều công sức, mất thời gian và đôi khi phải phá hủy một phần cây để lấy số liệu, khiến việc đánh giá số lượng lớn giống cây trong cùng một mùa vụ trở nên bất khả thi.
Nhờ quét 3D không tiếp xúc, các nhà nghiên cứu có thể đo hàng loạt đặc điểm hình thái như chiều cao cây, diện tích lá, cấu trúc tán trên diện rộng mà không làm tổn hại cây, giúp rút ngắn đáng kể chu kỳ chọn giống so với cách làm truyền thống.
Các yếu tố cần xem xét khi chọn máy quét 3D hình thái tăng tưởng thực vật
Ngoài các yếu tố được đề cập ở trên, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn bốn điều bạn cũng nên cân nhắc khi chọn máy quét 3D để nghiên cứu thực vật.
- Khả năng thu thập dữ liệu quét 3d phân tích hình thái
– Khả năng thích ứng của vật liệu (đối với vật thể có bề mặt đen và bóng hoặc bề mặt có độ phản chiếu cao, máy quét có thể làm việc trực tiếp trên vật thể đó không hay phải có bột tạo ảnh tương phản để thực hiện);
– Toàn vẹn dữ liệu (các góc chết, lỗ sâu và rãnh có được quét hoàn toàn chi tiết hay không);
– Độ chính xác của dữ liệu (các chi tiết/kết cấu có được khôi phục chính xác hay không và các cạnh/góc có được nhìn rõ không);
- Độ chính xác
Độ chính xác xác định xem dữ liệu quét có hữu ích hay không và sử dụng chúng ở đâu. Vì vậy, chúng ta cần xác định chắc chắn 4 yếu tố: yêu cầu về độ chính xác (thay đổi theo từng đối tượng được quét) và tính nhất quán của dữ liệu; có phục vụ mục đích sản xuất trực tiếp không; có biến dạng không (chẳng hạn như cong vênh cạnh)? Điểm cộng: Ngoài ra, độ chính xác của điểm sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác. Độ chính xác của điểm càng cao thì chi tiết càng tốt.
- Khả năng thích ứng kích thước
Nếu đối tượng được quét lớn hơn 4 m, lỗi căn chỉnh tích lũy có thể lớn hơn, điều này có thể yêu cầu hệ thống chụp ảnh toàn cầu; yêu cầu độ chính xác cao hơn đối với các đối tượng trong phạm vi 0,3 m.
- Khả năng thích ứng với môi trường
Quá trình quét diễn ra ngoài trời hay trong nhà? Cho dù có ánh sáng mặt trời trực tiếp? Có thể kiểm soát luồng không khí tại nơi làm việc.
Với các dự án nghiên cứu quy mô lớn cần theo dõi hàng trăm đến hàng nghìn cây cùng lúc ngoài đồng ruộng, nhiều đơn vị nghiên cứu đã phát triển các hệ thống quét gắn trên khung di động hoặc xe tự hành, di chuyển dọc theo luống cây để thu thập dữ liệu liên tục thay vì quét từng cây riêng lẻ bằng tay.
Một số hệ thống còn tích hợp thêm cảm biến nhiệt hồng ngoại và camera phổ cận hồng ngoại bên cạnh máy quét laser 3D, cho phép thu thập đồng thời cả dữ liệu hình thái lẫn tình trạng sinh lý của cây, như nhiệt độ tán lá hay chỉ số diệp lục, trong cùng một lượt di chuyển qua ruộng.
Quy trình quét 3d hình thái Tăng Trưởng Thực Vật

Bước 1: Chuẩn bị thiết bị
- Chọn và chuẩn bị một máy quét 3D phù hợp cho nhiệm vụ. Các loại máy quét thường sử dụng là máy quét laser hoặc máy quét ánh sáng cấu trúc.
- Xác định khoảng cách và góc quét phù hợp để có thể thu thập đủ thông tin về hình thái tăng trưởng của cây.
Bước 2: Chuẩn bị cây và môi trường
- Lựa chọn cây mẫu và đặt cây vào trong không gian quét.
- Tạo một môi trường thuận lợi cho quá trình quét, bao gồm đảm bảo ánh sáng đủ và không có các yếu tố gây nhiễu như gió mạnh.
Bước 3: Tiến hành quét 3d phân tích hình thái
- Đặt máy quét 3D ở vị trí cố định và bắt đầu quá trình quét. Máy quét sẽ tạo ra một tia laser hoặc ánh sáng cấu trúc và thu thập thông tin về hình thái tăng trưởng của cây.
- Máy quét sẽ di chuyển quanh cây và thu thập dữ liệu 3D từ các điểm quét. Thông thường, các máy quét sẽ có chế độ tự động di chuyển hoặc có thể được điều khiển bằng tay.
- Quá trình quét có thể mất thời gian tùy thuộc vào kích thước và độ phức tạp của cây mẫu.
Bước 4: Xử lý dữ liệu
- Sau khi quét hoàn thành, dữ liệu 3D được thu thập từ máy quét 3d phân tích hình thái
- Dữ liệu 3D có thể được xử lý bằng các phần mềm chuyên dụng để tạo ra mô hình 3D của cây. Các phần mềm này thường sẽ loại bỏ nhiễu, ghép nối các điểm quét và tạo ra một mô hình chính xác của cây.
Bên cạnh các phần mềm xử lý truyền thống, xu hướng gần đây là kết hợp trí tuệ nhân tạo vào bước phân tích dữ liệu quét thực vật. Thay vì phải thiết lập thủ công các thuật toán hình học để nhận diện đặc điểm cây, các mô hình học sâu có thể tự học cấu trúc ba chiều phức tạp của cây trồng thông qua quá trình huấn luyện trên dữ liệu, từ đó nhận diện chính xác hơn các đặc điểm như góc lá, mật độ tán hay hình thái thân cây mà không cần lập trình quy tắc cứng cho từng loại cây. Cách tiếp cận này đặc biệt hữu ích khi làm việc với nhiều giống cây khác nhau, nơi mà phương pháp thuật toán cố định thường khó thích ứng.
Bước 5: Hoàn thành
- Mô hình cây đã hoàn thành.
