[發(fā)明專利]基于關(guān)鍵質(zhì)量點(diǎn)控制的玉米果穗考種裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310015524.3
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103053243A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭新宇;吳升;肖伯祥;杜建軍;溫維亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心
• 主分類號: A01C1/00
• 分類號: A01C1/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及玉米考種技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種基于關(guān)鍵質(zhì)量點(diǎn)控制的玉米果穗考種裝置。

背景技術(shù)

玉米科研人員為了建立玉米資源庫、開展玉米輔助育種實(shí)驗(yàn)，其中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是對玉米果穗材料性狀的獲取，也就是玉米果穗考種。玉米果穗的基本性狀包括：穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、穗長、穗直徑、突尖長、穗軸長、穗軸直徑、果穗體積、穗軸體積、穗重、穗軸重、籽粒顏色、籽粒長度、籽粒寬度、籽粒厚、百粒重、籽粒類型等多達(dá)20個(gè)指標(biāo)。通常情況下，進(jìn)行玉米科學(xué)實(shí)驗(yàn)，需要對上萬份的玉米果穗材料進(jìn)行考種。需要考種的玉米材料數(shù)量、所要測量的指標(biāo)數(shù)以及對指標(biāo)精度的要求，使得玉米果穗考種是一費(fèi)時(shí)費(fèi)力的系統(tǒng)工程。

目前，常見的考種方式有兩種：人工考種和利用考種裝置考種。對于小規(guī)模考種一般以人工考種為主，但人工考種有很多弊端，如：測量過程無法監(jiān)控、考種指標(biāo)太多、考種工序繁雜、人工成本太高、考種標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等。對于大規(guī)模考種，玉米科研人員一般選擇考種裝置考種。玉米果穗考種裝置是利用數(shù)字圖像技術(shù)和傳感器技術(shù)對玉米果穗各指標(biāo)進(jìn)行測量。通過攝像頭采集玉米果穗、穗軸、籽粒圖像數(shù)據(jù)，通過圖像處理技術(shù)測量形態(tài)指標(biāo)，通過重量傳感器設(shè)備獲取重量指標(biāo)。

隨著玉米自交系實(shí)驗(yàn)、玉米雜交實(shí)驗(yàn)等大面積科研實(shí)驗(yàn)的開展，使得玉米品種繁多、形態(tài)各異，以顏色劃分有黃玉米、白玉米、黃白玉米、黑玉米、紫玉米、混合籽粒玉米（黃、白、黑、紫組合）；玉米果穗大小也不盡相同，最短的有5cm左右，最長的確有50cm;另外，玉米果穗的規(guī)整度也不盡相同，自交系品種玉米果穗上的籽粒多以雜亂分布。從而給機(jī)器考種機(jī)械設(shè)計(jì)和圖像計(jì)算算法提出更高的要求。

目前，基于圖像的考種裝置對考種中的關(guān)鍵質(zhì)量點(diǎn)控制不具有普適性，果穗的顏色、大小、規(guī)整度以及果穗的擺放位置均會制約考種裝置的考種精度。同時(shí)，受光照影響而產(chǎn)生的采集圖像背景噪聲，由擺放隨意而產(chǎn)生的圖像畸變，由采集圖像的不完全信息導(dǎo)致穗行數(shù)估算錯(cuò)誤都給基于圖像的考種測量帶來誤差。此外，現(xiàn)有的基于圖像的考種裝置一般只能對一根玉米果穗進(jìn)行考種，考種效率低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同時(shí)提高考種效率以及考種精度的玉米果穗考種裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于關(guān)鍵質(zhì)量點(diǎn)控制的玉米果穗考種裝置，包括多個(gè)玉米果穗載臺、圖像采集單元、補(bǔ)光單元和圖像處理單元；所述玉米果穗載臺用于承載并稱重待測玉米果穗；所述圖像采集單元用于采集多個(gè)玉米果穗載臺上的待測玉米果穗圖像；所述補(bǔ)光單元用于為圖像采集照明；所述圖像處理單元用于接收并處理所述圖像采集單元采集的玉米果穗圖像；所述玉米果穗載臺的載物面顏色與玉米果穗顏色相區(qū)別，使圖像采集單元采集的玉米果穗圖像的噪聲數(shù)據(jù)減少，并且玉米果穗載臺四周還設(shè)置有畸變校正區(qū)。

進(jìn)一步，多個(gè)所述玉米果穗載臺一字排開間隔設(shè)置，所述圖像采集單元設(shè)置在所述多個(gè)玉米果穗載臺中部的正上方，所述玉米果穗載臺為長方形托盤，所述畸變校正區(qū)為設(shè)置在長方形托盤四條邊上的黑色圍圈區(qū)域。

進(jìn)一步，所述玉米果穗載臺的載物面設(shè)置有深藍(lán)色拍攝背景布。

進(jìn)一步，所述噪聲數(shù)據(jù)為反光光圈和陰影。

進(jìn)一步，所述玉米果穗載臺的載物面上還設(shè)置有對其上橫放的玉米果穗進(jìn)行限位的定位裝置。

進(jìn)一步，所述定位裝置為設(shè)置在所述玉米果穗載臺四角并以玉米果穗載臺上設(shè)置的重量傳感器為中心的四根定位柱，定位柱間的間距根據(jù)玉米果穗的尺寸設(shè)定以將玉米果穗定位在其中。

進(jìn)一步，所述玉米果穗考種裝置還設(shè)置有用于承載并稱重玉米籽粒的玉米籽粒載臺，所述玉米籽粒載臺為長方形托盤，該長方形托盤中設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)籽粒擺放區(qū)和異形籽粒標(biāo)記區(qū)。

進(jìn)一步，所述圖像處理單元能夠根據(jù)圖像采集單元采集的圖像以及所述玉米果穗載臺和所述玉米籽粒載臺采集的重量數(shù)據(jù)計(jì)算得到玉米果穗的基本性狀。

進(jìn)一步，所述玉米果穗的基本性狀包括穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、穗長、穗直徑、突尖長、穗軸長、穗軸直徑、果穗體積、穗軸體積、穗重、穗軸重、籽粒顏色、籽粒長度、籽粒寬度、籽粒厚和百粒重。

進(jìn)一步，所述穗行數(shù)通過以下公式計(jì)算得到：

玉米穗行數(shù)=玉米籽粒的總粒數(shù)/行粒數(shù)，玉米籽粒的總粒數(shù)=（100×籽粒總重）/百粒重。