[發明專利]一種作物根系表型獲取的360度多層次旋轉式圖像監測儀

在審

• 申請號: 202010077487.9
• 申請日: 2020-01-29
• 公開（公告）號: CN111238395A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 姜東;傅秀清;吳劼;周國棟;丁艷鋒;毛江美
• 申請（專利權）人: 南京慧瞳作物表型組學研究院有限公司;南京農業大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01N21/84;G01N33/00;G01S17/06;H04N7/18;A01G9/24;A01G9/22;A01G9/16
• 代理公司: 南京北辰聯和知識產權代理有限公司 32350
• 代理人: 衛麟

一種作物根系表型獲取的360度多層次旋轉式圖像監測儀。本發明通過在作物栽培土壤內埋設根管，將旋轉式圖像監測儀設置在根管內，通過在圖像監測儀外殼上設置相應的驅動模塊和轉動模塊，從而在根管內實現360度多層次旋轉式的圖像獲取效果。本發明可通過內窺式的圖像獲取方式，通過對不同位置不同拍攝角度下圖像的拼接和處理，實時、動態、全天候地采集多種作物根系生長參數的數據和圖像。

技術領域

本發明涉及作物根系表型獲取技術領域，具體而言涉及一種作物根系表型獲取的360度多層次旋轉式圖像監測儀。

背景技術

作物表型是由基因與環境相互作用產生的部分或者全部可辨識的物理、生理和生化特征及性狀，包括作物的結構、組成以及生長發育過程，其不僅反映了分子水平上的表達調控，同時反映了植物的生理生化、形態解剖、脅迫抗性等復雜性狀。

作物育種領域中功能基因組學和基因技術的發展是糧食增產的最便捷和有效的手段。表型是作物基因的外部表達，是作物自身基因和外部環境共同作用的結果。因此，探索作物基因型、環境因素和作物表型特征、性狀的之間關系變得尤為重要。

植物根系是植物的重要組成部分，具有非常重要的功能，如水分和養分的吸收與轉運、有機物貯藏、植株錨定及與土壤互作等。植物根系發育情況對于許多植物研究工作至關重要,它關系著植物最佳處理時間的選擇、處理前植物生長發育狀態的一致性、處理過程中植物根系響應的及時反饋等一系列過程。由于土壤不可觀測性的限制，根系表型性狀的采集和分析已成為生物學及表型組學研究的重點和難點。根系表型采集的核心在于如何原位觀察根系生長。

傳統根系研究工作往往依賴于人工手動檢測小樣本植物根系的個別性狀，因此數據量有限，效率低，難以開展植物根系多種性狀的綜合分析，且引入人為因素極易導致測量數據的誤差，其可分析規模小、成本高、費時費力，缺乏規范性且測量精度較低。現有的根系表型獲取技術已成為制約植物基因組功能分析和分子育種發展的瓶頸。隨著植物基因組學研究和分子育種的快速發展，目前急需一種高通量、高精度和低成本的根系表型分析裝置來滿足獲取與植物生長、產量、品質和對生物、非生物脅迫的耐受性等相關表型數據的需求。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種作物根系表型獲取的360度多層次旋轉式圖像監測儀，本發明利用埋設地下的根管提供運行軌道，將多組旋轉式圖像監測儀設置在對應不同根系深度的運行軌道中，驅動旋轉式圖像監測儀實現對作物根系表型數據的測量采樣。本發明具體采用如下技術方案。

首先，為實現上述目的，提出一種作物根系表型獲取的360度多層次旋轉式圖像監測儀，所述的旋轉式圖像監測儀設置在埋設于作物栽培土壤內的根管中，沿根管內部移動，獲取作物根系的表型圖像，其包括：圖像監測儀外殼，其主體為圓柱形結構；驅動模塊，其設置在所述旋轉式圖像監測儀的一端，包括凸出于圖像監測儀外殼側壁表面的驅動輪，所述驅動輪的驅動方向平行于所述圖像監測儀外殼的軸線方向；轉動模塊，其設置在所述旋轉式圖像監測儀的另一端，包括凸出于圖像監測儀外殼側壁表面的轉動輪，所述轉動輪的轉動方向垂直于所述圖像監測儀外殼的軸線方向；LED光源，其設置在所述旋轉式圖像監測儀的中部，所述圖像監測儀外殼的中部至少部分設置為透明材質，所述LED光源透過透明材質的圖像監測儀外殼照亮根管周圍作物根系；圖像獲取裝置，其設置在所述旋轉式圖像監測儀的中部，由轉動模塊驅動隨圖像監測儀外殼同步在根管內旋轉而拍攝根管周圍作物根系的圖像。

可選的，上述任一的作物根系表型獲取的360度多層次旋轉式圖像監測儀，其中，所述驅動輪和轉動輪均分別包括沿所述圖像監測儀外殼的周向均勻排布的多個。

可選的，上述任一的作物根系表型獲取的360度多層次旋轉式圖像監測儀，其中，所述旋轉式圖像監測儀的另一端在轉動模塊之外還設置有激光雷達，所述激光雷達用于獲取所述旋轉式圖像監測儀在根管中移動的距離和位置。