[發明專利]植物莖稈表型信息獲取裝置與方法

在審

• 申請號: 201911106116.2
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110864644A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 郭新宇;王傳宇;溫維亮;吳升;樊江川
• 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;G01B11/08;G01B11/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李文麗

1.一種植物莖稈表型信息獲取裝置，其特征在于，包括螺旋軌道和滑塊，所述螺旋軌道圍設的區域用于放置植物莖稈；所述螺旋軌道包括導電部和導軌部，所述導電部包括兩個相對設置于所述導軌部的兩側的導電片，所述導軌部用于絕緣隔離兩個所述導電片；

所述滑塊上設有行走機構、圖像獲取機構以及與所述導電片一一對應的電刷，所述行走機構用于驅動所述滑塊沿所述螺旋軌道運動；所述圖像獲取機構的鏡頭朝向所述螺旋軌道的內部，以獲取所述植物莖稈的表型圖像；所述電刷的刷頭端滑動連接于所述導電片，所述電刷的輸出端電連接于所述行走機構和所述圖像獲取機構。

2.根據權利要求1所述的植物莖稈表型信息獲取裝置，其特征在于，所述行走機構包括驅動電機、抵接于所述導軌部的頂面和/或底面的豎直輪以及安裝于所述導軌部的兩個側面的水平輪；所述驅動電機的輸入端電連接于所述電刷的輸出端，所述驅動電機的輸出端連接于所述豎直輪和所述水平輪中的一個或者多個。

3.根據權利要求2所述的植物莖稈表型信息獲取裝置，其特征在于，所述水平輪為齒輪，所述導軌部的側面設有與所述齒輪相配合的輪齒。

4.根據權利要求1所述的植物莖稈表型信息獲取裝置，其特征在于，還包括與所述電刷一一對應的壓緊組件，所述壓緊組件包括連桿和彈簧，所述連桿的一端鉸接于所述滑塊，所述連桿的另一端鉸接于所述電刷的刷頭端；所述彈簧的一端固接于所述滑塊，所述彈簧的另一端固接于所述連桿的中部。

5.根據權利要求1所述的植物莖稈表型信息獲取裝置，其特征在于，所述圖像獲取機構包括攝像頭和控制器，所述攝像頭的鏡頭朝向所述植物莖稈，所述控制器內設間歇式啟停電路，所述控制器電連接于所述攝像頭。

6.根據權利要求5所述的植物莖稈表型信息獲取裝置，其特征在于，所述圖像獲取機構還包括無線傳輸組件，所述攝像頭電連接于所述無線傳輸組件，所述無線傳輸組件用于將所述攝像頭采集的圖像信號傳輸至遠端服務器。

7.一種利用如權利要求1至6中任一項所述的植物莖稈表型信息獲取裝置的方法，其特征在于，包括：

放置植物莖稈于螺旋軌道圍設的區域內；

啟動行走機構和圖像獲取機構，驅動滑塊從螺旋軌道的一端運動至另一端，獲取不同位置下的所述植物莖稈的圖像，組成圖像序列；

基于所述圖像序列，繪制所述植物莖稈的表面全景圖；

基于所述表面全景圖，獲取所述植物莖稈的表型信息。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述啟動行走機構和圖像獲取機構，驅動滑塊從螺旋軌道的一端運動至另一端，獲取不同位置下的所述植物莖稈的圖像，進一步包括：

所述滑塊沿所述螺旋軌道自底向上勻速運動，所述圖像獲取機構間隔預設時間獲取所述植物莖稈的圖像。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述圖像序列，繪制所述植物莖稈的表面全景圖，進一步包括：

基于所述圖像序列中前后兩張圖像I_a和I_b的重疊部分計算出I_b相對于I_a變換矩陣；

通過所述變換矩陣將I_b圖像上的像素點轉到I_a圖像坐標系下，得到位于同一坐標系下的兩張對應圖像；

對兩張所述對應圖像進行像素減法操作，采用動態規劃方法計算剪裁線；

按照所述剪裁線截取I_a和I_b，并拼接為新圖像I_a^’；

重復上述操作，直至所有的圖像序列融合為一張所述植物莖稈的表面全景圖。

10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述表面全景圖，獲取所述植物莖稈的表型信息，進一步包括：

在所述表面全景圖上找出組成三維結構的圖像序列，根據運動恢復結構算法，計算所述三維結構的3D點云數據；

基于3D點云數據，重建節三維模型；

基于所述三維模型，計算所述三維結構的表型信息。