CN102323811A

CN102323811A - 多功能自动化动态生物表型图像采集分析集成控制系统

Info

Publication number: CN102323811A
Application number: CN201110243587A
Authority: CN
Inventors: 陈铭; 沈小仙
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明涉及一种多功能自动化动态生物表型图像采集分析集成控制系统。本发明中的传输设备上方依次布置有四个监控设备，每一个监控设备配置一个灯光处理设备。在第一监控设备与第二监控设备之间的传输设备上装有暗箱，在第二监控设备与第三监控设备之间的传输设备上装有用于培植植株的生物处理设备。视频采集卡与所有的监控设备信号连接，采集监控设备得到图像信号。PLC控制器与灯光处理设备、图像采集设备、生物处理设备和传输设备中的驱动单元信号连接。本发明可实现所需监测生物及相关表型对象的动态变化、过程控制等数据采集与处理分析，从而有利于提高工作的效率和提升成果的展示。

Description

多功能自动化动态生物表型图像采集分析集成控制系统

技术领域

本发明属于自动化设备领域，涉及一种多功能自动化动态生物表型图像采集分析集成控制系统。

背景技术

随着我国“三网合一”的产业发展趋势和自动化设备技术的高度普及，各类高校、科研机构、相关应用单位对此类先进设备的渴求，多功能自动化动态集成控制设备必然替代传统手工实验室作业，解决了人员的替代和更换问题、克服了人员不足的矛盾、实现24小时无人值守，各项性能按预定的程序运行，且能精确地比对数据，更减少了人员的工作量，更可通过Internet网络技术、无线网络远程技术以及对所需数据更全面权威的分析，提升工作效率，助于产品的研发和试验及成果的展示；且目前国内该设备是行业空白，在这种背景下，开发研制基于动态图像处理的生物表型图像采集分析集成控制系统已成为必需产品。目前实验主要通过教科研人员手工操作，主要有两个缺点：一、对人员数量要求很多，且专一性要求大。各个实验人员专心于自己的实验及课程，经常性的在实验室检测生物的质量，观察其成长的过程，手动注入各种水或营养剂，需要很大的人力和物力投入，这大大浪费了资源可共享的原则。众所周知：无论是教学还是科研岗位，人才的流失和流动性都很强，同一实验未完成后面的人就无法继续进行，造成资源的浪费，也不利于出成果。二：人员手工操作的弊端。由于人工操作的惯性，对同一产品的精确度有很大的限制，以致所抓取的图片和性能指标可比性不高，比如不是同一剖面或拍摄角度不一样或拍摄时间不一样等，都会造成图片没有可比性或误导结果，需重复着进行多项实验。此研发设备它主要是由自动化设备传输产品、不会移位和偏转；且数码拍摄设备定点定时来抓取图像，克服了人工操作时不是同一剖面或拍摄角度不一样或拍摄时间不一样等现象发生；并在数据库中保存，然后经数据分析处理软件，可清晰地表述产品特性。按需用的规律来编排，通过图表显示，不仅能精确地比对数据，更减少了人员的工作量，提供高性能的工作要求等性能。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种多功能自动化动态生物表型图像采集分析集成控制系统。

本发明包括传输设备、监控设备、灯光处理设备、视频采集卡、图像采集设备、微机系统、PLC控制器、生物处理设备和暗箱。在环形的传输设备上方依次布置有第一监控设备、第二监控设备、第三监控设备和第四监控设备，该四个监控设备围绕传输设备呈中心对称分布，每一个监控设备配置一个灯光处理设备，用于对监控设备进行灯光补助。

在第一监控设备与第二监控设备之间的传输设备上装有暗箱，所述的暗箱内顶部设置有图像采集设备，暗箱内侧壁设置有灯光处理设备；所述的传输设备的传输轨道贯穿暗箱。

在第二监控设备与第三监控设备之间的传输设备上装有用于培植植株的生物处理设备，所述的生物处理设备由KBG管与开关阀组成。

所述的视频采集卡与所有的监控设备信号连接，采集监控设备得到图像信号。

所述的PLC控制器与灯光处理设备、图像采集设备、生物处理设备和传输设备中的驱动单元信号连接。

所述的视频采集卡和PLC控制器均与微机系统信号连接。

本发明的有益效果：

1）实现所需监测生物及相关表型对象的动态变化、过程控制等数据采集与处理分析，从而有利于提高工作的效率和提升成果的展示。

2）整体开放式的结构，有效地避免各设备不同步、易移位、缺少观察、不便管理等不足，也使工作环境更为整洁、美观，简便易操作。

3）整体360°自动化设备，可减少人员投入，数据自动采集、分析、保存，保持高质量的工作效率，从而提高教学及科研质量。

4）整体自动化设备控制系统，易于操作管理，自动运行，更可远程操作以方便、简洁地解决工作中的多个实际问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明中暗箱内部示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，多功能自动化动态生物表型图像采集分析集成控制系统包括传输设备8、监控设备1、灯光处理设备2、视频采集卡6、图像采集设备、微机系统7、PLC控制器5、生物处理设备4和暗箱3。环形的传输设备8的采用倍速链式循环流水线，围绕周围90°、180°、270°、360°角处均匀分布监控设备1和灯光处理设备2。监控设备1经SYV75-5、RVV2*1.0、BV3*1.5信号线，四组信号线并联至视频采集卡6经PCI卡槽与微机系统连接。监控设备1对传输设备8进行实时拍摄，并将图像保存完成后的H.264码流通过微机显示设备进行实时的监控和通过Internet远程登录。

灯光处理设备2经BV3*1.5信号线连至PLC控制器5，灯光处理设备2采用40W炽热灯，同时以统一资源PLC控制命令形式发布闭合，以提供灯光辅助日照的功用。在传输设备8的135°角设置暗箱3，在220°角处设置生物处理设备4，主要用于给生物或植株增加水或营养剂，生物处理设备4由KBG管与杭特牌控制开关组成，经24V交流变压器、BV 3*1.5信号线至PLC控制器5，用于研究怎么样更有利于植株的生长。

如图2所示，暗箱内顶部设置有图像采集设备9，暗箱内侧壁设置有灯光处理设备2；传输设备8的传输轨道贯穿暗箱。

如图1所示，视频采集卡6与所有的监控设备1信号连接，采集监控设备得到图像信号。PLC控制器5与灯光处理设备2、生物处理设备4和传输设备中的三菱伺服电机连接。

视频采集卡6和PLC控制器5均与微机系统7信号连接。微机系统由BV3*2.5导线连接至建筑物电源空开处、完成整个系统的供电与控制。亦可通过外部计算机通过INTERNET或无线网络远程登录操作。微机系统上装有数据分析处理软件，该软件首先对图像采集的模拟图像信息进行数字化从而转换成数字图像信息，然后对数字图像信息按需要进行采集并存储下来，最后将存储的数字图像传输到图像处理核心并完成对图像的处理。数据分析可处理明视野图像（如可见光彩色图像）、多色荧光图像数据，以及时间序列数据。包括常用的图像处理功能：背景扣除、平场校正、通用图像处理功能；RGB图像叠加、分解；图解功能注释、动态过程的显示和输出等。并可实现形态学分析功能和三维立体图像重建功能。

以下为本发明的一个应用实施例。

一株铁皮石斛由种子播种在盆栽，盆栽放置在传输设备上，自动运行图像采集设备，并对盆栽里的植物的生长过程给予动态图像采集并保存至数据库，自动运行至视频监控设备由此对盆栽整体的运行状况予以图像采集并保存，也可通过显示设备实时观测现场的工作运行状况；且灯光处理设备自动打开，辅助拍摄效果，且对植物起到仿日光的作用，以使其更好的成长；自动运行至生物处理设备，由预先设定的时间，定时定量的加入水或者不同的营养成分，以保证植株的更好生长，对科研及教学起到积极辅助作用。

所有采集的图像经微机控制设备的数据库进行数据分析处理，对所需的数据进行分析、处理。并可通过外部打印设备以图标予以显示输出。所有的设备运行路线均由微机控制系统预先设置，在各个环节中，本发明所述的多功能自动化集成控制设备，始终以高效精准地、安全节能地有效运行等特性；简便地管理；使本发明有效地达到了所述发明目的。

Claims

1.多功能自动化动态生物表型图像采集分析集成控制系统，包括传输设备、监控设备、灯光处理设备、视频采集卡、图像采集设备、微机系统、PLC控制器、生物处理设备和暗箱，其特征在于：在环形的传输设备上方依次布置有第一监控设备、第二监控设备、第三监控设备和第四监控设备，该四个监控设备围绕传输设备呈中心对称分布，每一个监控设备配置一个灯光处理设备，用于对监控设备进行灯光补助；

在第一监控设备与第二监控设备之间的传输设备上装有暗箱，所述的暗箱内顶部设置有图像采集设备，暗箱内侧壁设置有灯光处理设备；所述的传输设备的传输轨道贯穿暗箱；

在第二监控设备与第三监控设备之间的传输设备上装有用于培植植株的生物处理设备，所述的生物处理设备由KBG管与开关阀组成；

所述的视频采集卡与所有的监控设备信号连接，采集监控设备得到图像信号；

所述的PLC控制器与灯光处理设备、图像采集设备、生物处理设备和传输设备中的驱动单元信号连接；

所述的视频采集卡和PLC控制器均与微机系统信号连接。