[發明專利]基于機器視覺的玉米果穗性狀參數自動檢測裝置

有效

• 申請號: 201010210313.1
• 申請日: 2010-06-28
• 公開（公告）號: CN101881598A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 畢昆;王紀華;王成;陳立平;朱大洲
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01G17/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及玉米考種技術領域，尤其涉及一種基于機器視覺的玉米果穗性狀參數自動檢測裝置。

背景技術

目前玉米考種一般采用人工測量的方法，獲取考種所需的果穗性狀參數：果穗長度、穗粗、禿頂長度、每行粒數、每穗粒數、穗重、禿頂率、出籽率、粒色。人工測量和目測，存在著速度慢、強度大、主觀性強、誤差大、適時性差費時費力常出錯等缺陷，且一些特征還難以定量描述。目前國內外還不存在玉米考種的自動裝置。

在相關文獻中，較多研究基于圖像處理技術，用圖像的方式記錄獲取玉米的形態特征，對玉米的籽粒、幼苗、成株等不同時期進行考察。楊錦忠等人在兩篇文獻對玉米果穗的若干性狀進行了初步的探討和研究，其搭建的實驗平臺是800×630×660mm燈箱或者攝影棚，箱內表面貼雙層黑布，安置四個鹵素燈(12V、51W)，兩個在上方，兩個前向照明，將單果穗垂直懸掛于箱中央，繞穗中心軸依次旋轉120度拍照，測量穗行數時，利用穗橫斷面外部輪廓，如圖1(a)、1(b)所示。基于上述裝置，利用采集到的圖像主要考察的玉米果穗特征有：穗長、穗粗、穗型、穗頂色、穗軸色、穗行數、籽粒的排列形式、側面積，穗周長，等圓直徑，長軸長，短軸長等。這類裝置僅完成圖像采集，且采集圖像時采用線懸掛的方法，不便進行旋轉控制，借助其他軟件進行參數提取，考察的玉米果穗性狀參數相對較少，無法滿足考種需要；該實驗平臺采集圖像時，要在暗室中才能完成，外部條件要求較高，圖像的處理部分要在計算機中借助其他軟件才能完成，不便于自動獲取；穗行數的獲取需要利用穗橫斷面，需要破壞穗的完整性獲取穗的橫斷面，費時費力；且只可以獲取果穗的三個側面圖像，無法獲取果穗的重量參數。

發明內容

(一)技術問題

本發明要解決的一個技術問題是：提供一種集圖像采集、處理、顯示于一體，且可以稱重的玉米果穗性狀檢測裝置。

本發明要解決的另一個技術問題是：增加玉米果穗性狀檢測裝置可測量參數。

本發明要解決的再一個技術問題是：提高玉米果穗性狀檢測裝置的測量效率、精度。

(二)技術方案

為達到所述目的，本發明提供了一種基于機器視覺的玉米果穗性狀參數自動檢測裝置，該裝置包括：圖像采集模塊，用于在接收到圖像采集信號后采集待測玉米果穗旋轉一周的每一行籽粒的圖像，并將采集到的圖像實時傳送至控制處理模塊；旋轉稱重模塊，在接收到稱重信號后測量待測玉米果穗的重量，在接收到旋轉信號后帶動待測玉米果穗旋轉，并在開始旋轉時向控制處理模塊發送已旋轉信號；控制處理模塊，用于向所述旋轉稱重模塊發送旋轉信號以及稱重信號，在接收到所述旋轉稱重模塊發送的已旋轉信號的同時，向所述圖像采集模塊發送圖像采集信號，并對所述圖像采集模塊傳送的圖像進行處理，獲得待測玉米果穗性狀參數并實時顯示。

其中，所述旋轉稱重模塊包括：圓臺，用于固定所述待測玉米果穗；升降臺，在第一驅動電機驅動下升降，所述第一驅動電機與所述控制處理模塊相連并接收所述控制處理模塊發送的稱重信號；壓力傳感器，設置在所述升降臺上方第一設定位置處，與所述圓臺連接，由所述升降臺頂起至第二設定位置，并隨所述升降臺的下落而下落至所述第一設定位置，從而帶動所述圓臺的上升及下落，上升至所述第二設定位置處時將壓力信號傳送至所述控制處理模塊；旋轉臺，用于在所述圓臺處于所述第一設定位置時在第二驅動電機的驅動下帶動所述圓臺旋轉，所述第二驅動電機與所述控制處理模塊相連并接收所述控制處理模塊發送的旋轉信號。

其中，所述旋轉臺下表面設置有渦輪，所述渦輪通過蝸桿與所述第二驅動電機相連，在所述第二驅動電機驅動下，帶動所述旋轉臺旋轉。

其中，所述旋轉臺與所述圓臺接觸剖面呈倒梯形。

其中，所述圓臺上設置有用于插入固定待測玉米果穗的頂針。

其中，所述圓臺通過了連接桿與所述壓力傳感器固定連接。

其中，所述圖像采集模塊包括：線陣相機CCD，與所述控制處理模塊相連；支架，用于固定所述線陣相機CCD。

(三)有益效果

本發明的裝置集成了線陣CCD相機、控制處理模塊、旋轉稱重模塊，控制采集模塊達到同步，便于精確控制旋轉的角度，以便得到清晰的圖像；采集結束后，控制處理模塊將采集的圖像進行實時處理，提取的果穗性狀參數實時顯示，便于觀察；旋轉稱重模塊內嵌壓力傳感器，實現了果穗重量參數的測量。

附圖說明

圖1(a)為利用現有技術的裝置進行玉米果穗性狀參數測量時采集到的玉米果穗橫斷面；

圖1(b)為利用現有技術的裝置進行玉米果穗性狀參數測量時的籽粒行計數示意圖；