[發(fā)明專利]植物莖稈表型信息獲取裝置與方法

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• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110864644A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭新宇;王傳宇;溫維亮;吳升;樊江川
• 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: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/08;G01B11/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李文麗

本發(fā)明涉及植物表型監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種植物莖稈表型信息獲取裝置與方法，其中植物莖稈表型信息獲取裝置包括螺旋軌道和滑塊，螺旋軌道圍設(shè)的區(qū)域用于放置植物莖稈；螺旋軌道包括導(dǎo)電部和導(dǎo)軌部，導(dǎo)電部包括兩個(gè)相對設(shè)置于導(dǎo)軌部的兩側(cè)的導(dǎo)電片，導(dǎo)軌部用于絕緣隔離兩個(gè)導(dǎo)電片；滑塊上設(shè)有行走機(jī)構(gòu)、圖像獲取機(jī)構(gòu)以及與導(dǎo)電片一一對應(yīng)的電刷，行走機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)滑塊沿螺旋軌道運(yùn)動(dòng)；圖像獲取機(jī)構(gòu)的鏡頭朝向螺旋軌道的內(nèi)部；電刷的刷頭端滑動(dòng)連接于導(dǎo)電片，電刷的輸出端電連接于行走機(jī)構(gòu)和圖像獲取機(jī)構(gòu)。該植物莖稈表型信息獲取裝置利用滑塊的螺旋運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對植物莖稈的多角度圖像獲取，人工干預(yù)少，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物表型監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種植物莖稈表型信息獲取裝置與方法。

背景技術(shù)

植物表型被定義為植物基因型和所處環(huán)境決定的形狀、結(jié)構(gòu)、大小、顏色等全部可測的生物體外在表現(xiàn)。即表型是一個(gè)基因型與環(huán)境互作產(chǎn)生的全部或部分可辨識特征和性狀。作物品種資源鑒定、遺傳育種、栽培生理、植物保護(hù)、功能基因組學(xué)和植物生物學(xué)等方面的研究基本都涉及到對大量植株的各種特征和性狀即表型的鑒別與分析,以及對復(fù)雜的植物生長環(huán)境的監(jiān)測與控制。玉米莖稈是玉米生長發(fā)育的基本器官組成單位，對莖稈表型信息的獲取有利于研究基因型和環(huán)境的互作規(guī)律，提供玉米冠層三維重建的基礎(chǔ)約束性信息，是作物表型組學(xué)研究的關(guān)鍵技術(shù)。

目前，對玉米莖稈表型信息的獲取一般采用人工觀察記錄，即手持游標(biāo)卡尺等工具測量莖稈每節(jié)的長度、寬度、節(jié)間長度等信息。但是人工測量方式受到測量人員主觀經(jīng)驗(yàn)影響，人為誤差顯著，不同測量人員之間的數(shù)據(jù)重復(fù)性差。無法獲取莖稈三維形態(tài)指標(biāo)如莖稈截面形狀等，人工成本高勞動(dòng)強(qiáng)度大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種植物莖稈表型信息獲取裝置與方法，用以解決現(xiàn)有的植物莖稈表型獲取方式效率低、精度差的問題，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測量植物表型數(shù)據(jù)的目的。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種植物莖稈表型信息獲取裝置，包括螺旋軌道和滑塊，所述螺旋軌道圍設(shè)的區(qū)域用于放置植物莖稈；所述螺旋軌道包括導(dǎo)電部和導(dǎo)軌部，所述導(dǎo)電部包括兩個(gè)相對設(shè)置于所述導(dǎo)軌部的兩側(cè)的導(dǎo)電片，所述導(dǎo)軌部用于絕緣隔離兩個(gè)所述導(dǎo)電片；

所述滑塊上設(shè)有行走機(jī)構(gòu)、圖像獲取機(jī)構(gòu)以及與所述導(dǎo)電片一一對應(yīng)的電刷，所述行走機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述滑塊沿所述螺旋軌道運(yùn)動(dòng)；所述圖像獲取機(jī)構(gòu)的鏡頭朝向所述螺旋軌道的內(nèi)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(dòng)連接于所述導(dǎo)電片，所述電刷的輸出端電連接于所述行走機(jī)構(gòu)和所述圖像獲取機(jī)構(gòu)。

其中，所述行走機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、抵接于所述導(dǎo)軌部的頂面和/或底面的豎直輪以及安裝于所述導(dǎo)軌部的兩個(gè)側(cè)面的水平輪；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入端電連接于所述電刷的輸出端，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接于所述豎直輪和所述水平輪中的一個(gè)或者多個(gè)。

其中，所述水平輪為齒輪，所述導(dǎo)軌部的側(cè)面設(shè)有與所述齒輪相配合的輪齒。

其中，還包括與所述電刷一一對應(yīng)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。

其中，所述圖像獲取機(jī)構(gòu)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(nèi)設(shè)間歇式啟停電路，所述控制器電連接于所述攝像頭。

其中，所述圖像獲取機(jī)構(gòu)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(yuǎn)端服務(wù)器。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種利用上述植物莖稈表型信息獲取裝置的方法，包括：

放置植物莖稈于螺旋軌道圍設(shè)的區(qū)域內(nèi)；

啟動(dòng)行走機(jī)構(gòu)和圖像獲取機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)滑塊從螺旋軌道的一端運(yùn)動(dòng)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；