[發明專利]一種玉米植株三維形態獲取裝置和方法

有效

• 申請號: 201410150417.6
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN104019761A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 王傳宇;郭新宇;肖伯祥;溫維亮;吳升
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，具體涉及一種玉米植株三維形態獲取裝置和方法。

背景技術

玉米是我國種植的主要農作物之一，玉米植株的形態對產量有重要影響，對植株形態的塑造是玉米育種上一個重要方向。因此能夠獲得玉米植株的三維造型，將為評價玉米植株形態提供關鍵數據。目前獲取玉米植株三維形態主要依靠各種三維掃描儀，例如，接觸式三維坐標測量機、三維激光掃描儀、立體視覺三維掃描儀。現有的三維掃描儀并不是針對玉米植株設計的，最大的不足是對于一株玉米需要多次掃描拼接后才能獲得整個植株的三維形態數據，多次掃描增加了工作量，增加了誤差的引入概率。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種玉米植株三維形態獲取裝置和方法，能夠自動化獲取玉米植株三維形態數據。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種玉米植株三維形態獲取裝置，該裝置包括：

支撐框架，用于支撐固定整個裝置；

植株夾持器，用于固定玉米植株；

圖像獲取模塊，由時序開關、紅外激光投射器、紅外相機和彩色相機組成，用于在運動模塊的控制下獲取所述玉米植株的紅外圖像和彩色圖像，并發送到處理模塊，其中，紅外激光投射器，用于向玉米植株發射線形激光光斑；紅外相機，用于在紅外激光投射器向玉米植株發射線形激光光斑之后，拍攝玉米植株的激光光斑圖像；彩色相機，用于在紅外相機拍攝完玉米植株的激光光斑圖像后且在紅外激光投射器關閉的情況下，拍攝玉米植株的彩色圖像；時序開關，用于控制紅外激光投射器、紅外相機和彩色相機的工作順序；

運動模塊，用于控制所述圖像獲取模塊在XY面內移動固定距離后，令所述圖像獲取模塊停止運動并采集玉米植株的圖像數據，采集完畢后，運動模塊控制所述圖像獲取模塊繼續在XY面內移動固定距離后停止運動并采集玉米植株的圖像信息，直至走過整個測量路徑；

處理模塊，用于從所述玉米植株的紅外圖像上獲得Z方向深度數據，結合運動模塊的運動，從所述玉米植株的紅外圖像上獲得XY方向的數據，并將所述玉米植株的彩色圖像經過透視投影變換后與紅外圖像融合，以獲得對應位置的彩色紋理。

其中，所述固定距離為0.01cm。

其中，所述運動模塊包括步進電機和絲杠，步進電機上安裝有運動控制卡，經過分頻處理后每個脈沖步進電機轉過1.8°，絲杠的螺距為0.5cm，一個脈沖信號使所述圖像獲取模塊運動0.0025cm。

其中，所述支撐框架的高度應保證不同生育時期的玉米植株都能被完整掃描。

其中，所述植株夾持器用于從根部固定玉米。

其中，所述運動模塊還包括光軸，用于固定圖像獲取模塊在兩根光軸組成的XY平面內運動。

一種基于玉米植株三維形態獲取裝置的玉米植株三維形態獲取方法，該方法包括：

S1.將玉米植株固定在所述植株夾持器上；

S2.所述運動模塊控制所述圖像獲取模塊在XY面內移動，當移動固定距離后，運動模塊令所述圖像獲取模塊停止運動并采集玉米植株的圖像數據；

S3.圖像獲取模塊中的時序開關發出脈沖信號，紅外激光投射器工作，時序開關控制紅外相機拍攝圖像，拍攝圖像后關閉紅外激光投射器，時序開關控制彩色相機拍攝彩色圖像，并將采集的紅外圖像和彩色圖像發送到處理模塊；

S4.判斷圖像獲取模塊繼續在XY面內是否走過整個測量路徑，若是，則執行步驟S5，否則執行步驟S2；

S5.處理模塊從所述玉米植株的紅外圖像上獲得Z方向深度數據，結合運動模塊的運動，從所述玉米植株的紅外圖像上獲得XY方向的數據，并將所述玉米植株的彩色圖像經過透視投影變換后與紅外圖像融合，以獲得對應位置的彩色紋理。

其中，所述固定距離為0.01cm。

本發明至少具有如下的有益效果：

本發明所述的玉米植株三維形態獲取裝置和方法，能夠自動化獲取玉米植株三維形態數據，降低了傳統玉米植株三維掃描工作的操作復雜度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明一個實施例中玉米植株三維形態獲取裝置的結構示意圖；

圖2是本發明一個實施例中玉米植株三維形態獲取裝置的結構組成圖；