[發明專利]一種植物表型測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710569488.3
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107449775B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 郭新宇;王傳宇;杜建軍
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;曹杰

技術領域

本發明涉及數據采集領域，更具體地，涉及一種植物表型測量裝置及方法。

背景技術

植物表型研究是植物學和生物學領域的一個重要課題，主要通過對植株的各種特征和性狀即表型的鑒別和分析，以及對植物生長環境的監測和控制深入闡明基因和環境因素對植物表型的復雜作用，植物表型與其產量、生理狀態之間的相互關系，以及不同的環境條件對植物生長狀況、產量和質量等的影響。

目前，從功能基因組學到作物栽培生理的各個層面的研究都需要測定大量植株的不同層次表型特征及性狀，如植物的形體學參數和生理生化參數。其中所述形體學參數包括結構、密度、葉面積、葉長、葉寬和種子顏色，所述生理生化參數包括養分分析、水分分布、水分脅迫、蒸騰作用、光合生理狀態和病蟲害。對植物多表型信息的完整獲取和分析已成為植物表型組學的一個重要研究方向。

傳統的表型測量通過人工方式完成，存在效率低、誤差不可控等問題。近幾年來，國內外科研機構和大型企業已開始高通量植物表型測量平臺的研究和開發，如LemnaTec公司和PSI公司的植物表型測量系統。雖然所述植物表型測量系統可實現批量植物掃描，但結構復雜、成本高、維護費用高，且受場地限制能夠檢測樣品的數量有限。

發明內容

為克服上述現有的表型測量裝置結構復雜、成本高且受場地限制的問題或者至少部分地解決上述問題，本發明提供了一種植物表型測量裝置及方法。

根據本發明的第一方面，提供一種植物表型測量裝置，包括：

充氣的氣囊罩、旋轉稱重盒和傳感器盒；

其中，所述氣囊罩的一側敞開；

所述旋轉稱重盒和傳感器盒位于所述氣囊罩內部；

所述旋轉稱重盒包括夾持裝置、步進電機、驅動器、控制器和稱重裝置；

其中，所述步進電機、驅動器和控制器位于所述夾持裝置下方；

所述驅動器與所述步進電機相連，所述控制器與所述驅動器相連；

所述稱重裝置位于所述步機電機下方；

所述傳感器盒包括3D相機、光譜相機和可見光彩色相機。

具體地，所述裝置還包括設置模塊，所述設置模塊與所述控制器相連，用于設置所述植物樣本旋轉的間隔角度。

具體地，所述控制器用于使植物樣本旋轉，直到所述植物樣本旋轉360度。

具體地，所述控制器用于使所述植物樣本每旋轉間隔角度后停止預設時長，并在所述植物樣本的旋轉角度小于360度且狀態為停止狀態時，向所述傳感器盒發送觸發信號，以觸發所述傳感器盒中傳感器的啟用。

具體地，所述裝置還包括顏色校正色卡，用于獲取所述植物樣本的標準顏色。

具體地，所述3D相機用于以水平60度、垂直45度的四棱錐形狀發射激光點，并捕獲所述激光點的圖像。

具體地，所述光譜相機安裝有濾光片，所述光譜相機的光譜響應范圍為900-2500nm，鏡頭焦距為8mm，分辨率4000×3000。

具體地，所述可見光彩色相機的鏡頭焦距為12mm，分辨率為4000×3000。

根據本發明的第二方面，提供一種植物表型測量方法，所述方法使用上述裝置，包括：

去除植物樣本的根系后，將所述植物樣本固定在旋轉稱重盒的夾持裝置上；

通過所述旋轉稱重盒使所述植物樣本旋轉，通過所述旋轉稱重盒中的稱重裝置獲取所述植物樣本的重量；

通過傳感器盒中的3D相機獲取所述植物樣本的形態表型參數值，通過所述傳感器盒中的光譜相機獲取生理表型參數值，通過所述傳感器盒中的可見光彩色相機獲取顏色紋理表型參數值。

具體地，所述植物樣本每旋轉預設間隔角度后停止預設時長；

若判斷所述植物樣本的旋轉角度小于360度且狀態為停止狀態時，向所述傳感器盒發送觸發信號，以觸發所述傳感器盒中傳感器的啟用。

本發明提供一種植物表型測量裝置及方法，通過使用充氣的氣囊罩，便于移動和布置植物樣本的測量環境，在旋轉稱重盒上固定植物樣本，使植物樣本旋轉，并獲取植物樣本的重量；同時，在旋轉過程中，使用傳感器盒獲取所述植物樣本的圖像，根據所述植物樣本的圖像獲取植物樣本的表型參數值，使得表型測量經濟、簡單、高效和準確。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的植物表型測量裝置結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的植物表型測量方法流程圖。

具體實施方式