[發明專利]一種透明根系栽培容器拍照系統

在審

• 申請號: 202010179033.2
• 申請日: 2020-03-15
• 公開（公告）號: CN111296120A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 吳劼;姜東;丁艷鋒;周國棟
• 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: A01G9/02
• 分類號: A01G9/02;A01G13/02;G03B17/56;G03B15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種透明根系栽培容器拍照系統，包括成像區，所述成像區包括成像平臺、旋轉拍照裝置、外管拍照相機和夾取移動組件；旋轉拍照裝置：對成像平臺上待觀察的透明根系栽培容器內壁的根系進行成像；外管拍照相機：對成像平臺上待觀察的透明根系栽培容器外壁的根系進行成像；夾取移動組件：用于將待觀察的透明根系栽培容器從進樣區運移至成像平臺，將成像后的透明根系栽培容器從成像平臺運移至出樣區。本發明在成像區設置旋轉拍照裝置和外管拍照相機，實現對每個透明根系栽培容器內壁和外壁同時進行自動化成像，全方位、多角度、自動化實時監測獲取作物根系圖像。

技術領域

本發明涉及一種根系動態生長拍照系統，特別涉及一種透明根系栽培容器拍照系統。

背景技術

基因-環境-表型互作機理的研究需借助以大數據為核心的現代化信息技術。隨著測序技術效率的提升以及成本的降低，作物基因組數據不斷增長和完善；而當前表型信息獲取技術滯后，導致其無法匹配龐大的基因組學數據，嚴重阻礙了育種進程。構建表型組信息無損、高效、系統性收集的自動化設備成為農學、植物生理學和遺傳育種學等亟需解決的熱點問題。

近年來，諸多學術機構和企業致力于表型測定平臺的研發。目前，地上部表型測定技術較為成熟，大都基于“Plant-to-Sensor”的傳送帶運行模式并結合數字相機的360度成像來收集作物的表型信息。由于根系生長介質的不透明性及根系結構的復雜性，根系的觀察和測定都十分困難。研究學者嘗試采用X射線的計算機斷層掃描法或核磁共振成像MRI等方法來測定土壤中根系，但這些方法由于低分辨率僅能獲取有限的根系表型信息，另外還存在栽培容器小、通量低、耗時長、設備不可移動且價格昂貴等缺點。采用低成本的成像傳感器獲取根系圖像是目前較為流行的根系測定方法。德國尤利西研究中心研發的GROWSCREEN-Rhizo可對窄根盒中的根系成像，但該方法只能獲取部分碎片化根系表型信息，且在栽培根系較大的作物如須根系作物玉米等時，窄根盒限制了根系的生長空間，導致成像窗中根系重疊嚴重，獲取的根系圖像損失較多的根系表型信息。

綜上所述，現存的根系表型測定平臺只能獲取較小的植株根系表型信息，且普遍存在通量低、設備成本高昂、空間利用率低等問題。另外，現存的表型測定平臺無法高質量的獲取須根系作物根系圖像。基于傳送帶的運輸方式其通量擴展容易實現，但其配套設備成本高昂，尤其對于超大型作物表型平臺，全部配置傳送系統的費用極高。采用模塊化的拍照系統可以有效減少自動傳送系統的配置數目，可大幅降低建造成本。因此，基于模塊化的設計理念，全方位、多角度獲取地下部作物表型信息為出發點，開發一套高通量、自動化的作物表型成像平臺，從而滿足規模化表型數據獲取以及作物育種科學研究的要求。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種透明根系栽培容器拍照系統，該系統能夠滿足高通量作物栽培、根系成像的要求，實現作物根系的高通量、全方位、多角度、自動化實時監測獲取。

本發明的具體技術方案如下：

一種透明根系栽培容器拍照系統，包括成像區，所述成像區包括成像平臺、旋轉拍照裝置、外管拍照相機和夾取移動組件；

旋轉拍照裝置：對成像平臺上待觀察的透明根系栽培容器內壁的根系進行成像；

外管拍照相機：對成像平臺上待觀察的透明根系栽培容器外壁的根系進行成像；

夾取移動組件：用于將待觀察的透明根系栽培容器從進樣區運移至成像平臺，將成像后的透明根系栽培容器從成像平臺運移至出樣區。

優選的，所述透明根系栽培容器包括栽培底座、栽培容器本體、遮光蓋和遮光罩；

所述栽培容器本體包括透明內筒、透明外筒和透明頂蓋，透明外筒上下開放，所述透明內筒和透明外筒相互嵌套并固定在栽培底座上，透明內筒的頂部設置透明頂蓋，透明內筒和透明外筒之間形成根系環形栽培空間，在根系環形栽培空間的上方設置遮光蓋，栽培底座上開設有與所述透明內筒的內腔連通的中心孔，栽培底座的下方設有接水盒；