[發明專利]作物生物量無損檢測圖像采集處理裝置及檢測方法

無效

• 申請號: 201210011573.5
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102565061A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 任文濤;劉翠紅;陳麗君;張本華;胡艷清
• 申請（專利權）人: 沈陽農業大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種作物生物量無損檢測圖像采集處理裝置，其特征在于：包括兩個攝像機高度調節裝置(2)、背景墻(3)、標定板及升降調節裝置(4)、秧苗放置平臺(5)、試驗臺架(7)、以及圖像數據采集處理分析系統，所述背景墻(3)設計為相互垂直的等邊長兩立面形狀，且顏色設置為紅色，試驗臺架(7)的水平面投影為正方形，其相鄰兩立面與背景墻(3)兩立面等距貼近設置，在與該相鄰兩立面等距離位置，標定板及升降調節裝置(4)固裝在試驗臺架(7)上，其標定板中央設置正方形標定塊，其升降調節裝置上端設置秧苗放置平臺(5)，秧苗放置平臺(5)上放置秧苗(6)；所述圖像數據采集處理分析系統包括兩個CCD數字式攝像機(1)、計算機(8)，分別與背景墻(3)雙立面對應，與秧苗(6)等距離，兩個攝像機高度調節裝置(2)垂直設置在試驗臺架(7)上，該兩個CCD數字式攝像機(1)分別設置在兩個攝像機高度調節裝置(2)上，兩個CCD數字式攝像機(1)的安裝高度相同，且兩個CCD數字式攝像機(1)鏡頭中心與秧苗中心對齊；兩個CCD數字式攝像機(1)用于拍攝秧苗(6)正面和側面兩個垂直方向的圖像；計算機(8)的攝像機控制模塊用于設置采集參數、控制兩個CCD數字式攝像機(1)拍攝，并采集、顯示和存儲采集的圖像；計算機(8)的圖像處理模塊調用、處理圖像數據，并存儲處理后的數據到指定的文件，并通過生物量預測算法模塊對數據進行統計分析，最終得出作物生物量預測模型；

其中，兩個CCD數字式攝像機(1)分別通過USB接口與計算機相連。

2.根據權利要求1所述的作物生物量無損檢測圖像采集處理裝置，其特征在于：所述兩個CCD數字式攝像機(1)與秧苗(6)的距離為2m。

3.根據權利要求1或2所述的作物生物量無損檢測圖像采集處理裝置，其特征在于：所述攝像機高度調節裝置(2)包括高度調節架(9)、支腳架(10)、鎖定手輪(11)，左右兩個支腳架(10)垂直設置在試驗臺架(7)上，高度調節架(9)可上下滑動地支撐安裝在左右兩個支腳架(10)的滑道內，并通過鎖定手輪(11)鎖緊定位，該高度調節架(9)的左右兩側各設置一個高度尺。

4.一種根據權利要求1或2所述的圖像采集處理裝置的作物生物量無損檢測方法，其特征在于：該方法包括下列步驟：

(1)圖像采集準備：設置兩個CCD數字式攝像機(1)的各項指標；調整試驗臺架(7)處于水平位置；根據被采集作物的高度，通過兩個攝像機高度調節裝置(2)調整兩個CCD數字式攝像機(1)的安裝高度，并確定標定塊及升降調節裝置(4)的標定塊高度，使攝像機鏡頭中心、標定塊中心與作物秧苗(6)中心處于同一高度；

(2)取樣：每隔3天取樣1次，每次取樣本10株，將取樣秧苗(6)根部植入大小一致的塑料盆內，并使秧苗(6)位于盆的中心，并標記樣本序號；

(3)采集樣本圖像：根據最高的秧苗確定攝像機的拍攝焦距F1，每次拍攝的焦距相同，保證最高的秧苗圖像充滿整個拍攝區域；將裝好秧苗樣本的塑料盆放在秧苗放置平臺上，塑料盆上的刻度與秧苗放置平臺(5)的標記刻度對齊；操作攝像機控制模塊(8)，按樣本序號，分別拍攝秧苗(6)正面和側面兩個垂直方向的圖像，每個方向的圖像拍攝3張；

(4)采集標定塊圖像：根據確定好的標定塊高度，將標定板升起，標定板中央的正方形標定塊中心對準兩個CCD數字式攝像機(1)的鏡頭中心，拍攝3張標定塊圖像；

(5)人工測量作物秧苗性狀數據：根據不同的試驗作物，人工測量植株分蘗或其它的作物性狀信息；從根部以上剪斷每株作物，清理雜物后，利用精度為0.01g的天平稱重，得到作物的鮮生物量；將稱重后的植株放入標有樣本序號的紙袋中，利用干燥箱105℃烘干至恒重，稱重，得到作物的干生物量；

(6)處理采集的圖像，并整理圖像處理數據：對采集的圖像進行處理，得到秧苗(6)的株高、正像面積、側向面積信息；

(7)輸入人工測量數據：輸入人工測量的作物分蘗或其它的作物性狀信息、鮮生物量和干生物量信息；

(8)進行統計學分析，建立作物生物量預測模型。

5.根據權利要求4所述的作物生物量無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(1)中，兩個CCD數字式攝像機(1)的各項指標設置為：光照條件為自然光源，圖像傳感器類型1/2.33″CCD，選擇拍攝像素大小為1024×768，分辨率為96，自動感光，自動白平衡，中心對焦，平均測光，關閉閃光燈功能。

6.根據權利要求4所述的作物生物量無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(4)中，標定板中央的正方形標定塊設置為綠色，且該正方形標定塊邊長為10cm。