CN104634284A - 一种农作物幼苗叶面积在体检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉技术的农作物植株幼苗叶面积检测装置，包括农作物幼苗生长装置，幼苗叶片图像采集装置，光源装置，图像采集装置控制系统，计算机检测系统。所述农作物幼苗生长装置由型材和隔板组成。所述幼苗叶片图像采集装置由两组互相垂直的横梁、滚珠丝杠副、步进电机以及连接件、CCD摄像头组成。所述光源装置由型材和荧光灯管组成。所述图像采集装置控制系统由电源、步进电机控制器、控制电路等组成。所述计算机系统由图像采集卡、计算机组成。本发明旨在解决农作物植株幼苗叶面积在体、快速、无损检测的技术问题，具有结构简单、操作方便等特点，适用于玉米、水稻、油菜等农作物的育种、种植、栽培研究等方面。

Description

一种农作物幼苗叶面积在体检测装置

技术领域

本发明涉及一种适用于农业科研人员在农作物育种、种植、栽培研究过程中对农作物植株幼苗的叶面积进行快速、在体、无损检测的装置，具体是指一种基于机器视觉技术获取生长中的农作物植株幼苗叶片的顶部图片，利用图像处理技术对幼苗叶片图像进行分析处理，计算叶面积大小的装置。该装置能够实现农作物植株幼苗叶片图像的自动采集以及进行叶面积的在体、无损、快速检测工作。

背景技术

叶子是作物植株的主要生长器官，植株叶面积的检测对于农作物的育种、栽培、种植等研究具有重要的意义。目前，农作物植株叶面积的检测主要采用方格法、称重法等传统方法进行，测量效率低、精度差、有损伤性；而专用的叶面积参数检测仪价格昂贵、野外携带不便，也不适用于对农作物植株幼苗的叶面积进行无损检测，同时也不适用于对大批量农作物植株幼苗的叶面积进行在体、无损、快速检测。农作物植株幼苗叶片的发育状况能直接反映种子的质量、植株的生长情况，是农作物育种、栽培等研究中必须检测的内容。随着计算机视觉技术和数字图像处理技术在农业生产中的应用日益广泛，因此基于机器视觉技术，结合数字图像分析处理，设计农作物植株幼苗叶面积在体检测装置，可以实现对农作物植株幼苗叶片叶面积的在体、无损、快速检测。

发明内容

为了实现对农作物植株幼苗叶面积的快速、准确检测，本发明设计了一种基于机器视觉技术的农作物幼苗叶片在体检测装置，可以对农作物植株幼苗叶片进行在体、无损、快速检测。

本发明所采用的技术方案是：一种农作物植株幼苗叶面积在体检测装置，它由农作物幼苗生长装置，农作物幼苗叶片图像采集装置，光源装置，农作物幼苗叶片图像采集装置控制系统，计算机检测系统构成。

所述农作物幼苗生长装置由型材框架构成，框架下部设置有隔板，可将装有作物幼苗的花盆放于其上进行生长。

所述农作物幼苗叶片图像采集装置由相互垂直的两组横梁、滚珠丝杠副和步进电机以及CCD摄像头组成，其中X横梁固定在农作物幼苗生长装置上部，X滚珠丝杠副和X步进电机通过联轴器进行连接，并固定在X横梁上面，X滚珠丝杠副在X步进电机的带动下进行转动；Y横梁通过两根光杆搁置在农作物幼苗生长装置上部，Y滚珠丝杠副和Y步进电机通过联轴器进行连接，并固定在Y横梁上面，Y滚珠丝杠副在Y步进电机带动下进行旋转。Y横梁与X滚珠丝杠副进行连接，在X滚珠丝杠副的带动下沿X方向移动。CCD摄像头通过连接部件固定在Y滚珠丝杠副上，在Y滚珠丝杠副的带动下沿Y方向移动。

所述光源装置为设置有一组荧光灯管的型材框架，安放在农作物幼苗叶片图像采集装置之上，为农作物幼苗叶片检测提供照明。

所述农作物幼苗叶片图像采集装置控制系统由电源、步进电机控制器、控制电路等组成，通过与计算机连接，控制步进电机的启动、停止以及转动方向。

所述计算机检测系统包括图像采集卡、农作物幼苗叶片图像采集与分析程序，用于获取农作物幼苗叶片图像并进行分析处理，计算幼苗叶片的叶面积。

上述技术方案能实现对农作物植株幼苗叶片顶部图像的自动采集，并对叶面积进行检测，实现农作物植株幼苗叶片在体、无损、快速检测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明：

图1是一种农作物幼苗叶面积在体检测装置整体图

图2是一种农作物幼苗叶面积在体检测装置的农作物幼苗生长装置

图3是一种农作物幼苗叶面积在体检测装置的农作物幼苗叶片图像采集装置

图4是一种农作物幼苗叶面积在体检测装置的光源装置

图5是一种农作物幼苗叶面积在体检测装置图像采集装置控制系统及计算机检测系统

图6是一种农作物幼苗叶面积在体检测装置工作流程图

图中，1农作物幼苗生长装置，2农作物幼苗叶片图像采集装置，3光源装置，4农作物幼苗叶片图像采集装置控制系统，5计算机检测系统，6型材，7隔板，8农作物幼苗盆栽，9X横梁，10X滚珠丝杠副，11X步进电机，12X联轴器，13Y横梁，14Y滚珠丝杠副，15Y步进电机，16Y联轴器，17光杆，18滑块，19摄像头连接件，20CCD摄像头，21荧光灯管，22图像采集卡，23计算机，24电缆

具体实施方式

如图1所示，一种农作物幼苗叶面积在体检测装置，包括农作物幼苗生长装置1，农作物幼苗叶片图像采集装置2，光源装置3，农作物幼苗叶片图像采集装置控制系统4，计算机检测系统5组成。

如图2所示，所述农作物幼苗生长装置1由型材6通过螺栓固定组成框架结构，隔板7通过螺栓固定在框架结构下部，农作物幼苗盆栽8放置在隔板7上面进行生长。

如图3所示，所述农作物幼苗叶面积在体检测装置的农作物幼苗叶片图像采集装置2由X横梁9、X滚珠丝杠副10、X步进电机11、X联轴器12、Y横梁13、Y滚珠丝杠副14、Y步进电机15、Y联轴器16、光杆17、滑块18、摄像头连接件19、CCD摄像头20组成。所述X滚珠丝杠副10安装在X横梁9上，通过X联轴器12与X步进电机11进行连接。所述Y滚珠丝杠副14安装在Y横梁13上，通过Y联轴器16与Y步进电机15进行连接。所述Y横梁13通过螺栓与X滚珠丝杠副10进行连接。所述Y横梁13两端固定在滑块18上，滑块18沿光杆17滑动。所述摄像头连接件19固定在Y滚珠丝杠副14上，CCD摄像头20固定在摄像头连接件19下方。

如图4所示，所述光源装置3由型材6组成框架，荧光灯管21平行排列固定在框架上面。

如图5所示，所述图像采集装置控制系统4及计算机检测系统5由农作物幼苗叶片图像采集装置控制系统4、图像采集卡22、计算机23组成。所述农作物幼苗叶片图像采集装置控制系统4通过电缆24与计算机23进行连接，根据计算机23发送的指令进行运行。所述图像采集卡22安装于计算机23主机内部，CCD摄像头20通过电缆24与图像采集卡进行连接。所述计算机23中安装有对幼苗叶片叶面积进行检测的软件程序，能够对采集的农作物幼苗叶片叶面积进行检测。

如图6所示，所述一种农作物幼苗叶面积在体检测装置的工作流程如下：开始进行农作物幼苗叶面积检测时，首先需要对农作物幼苗叶片面积检测装置以及计算机检测系统进行初始化处理，使检测装置中的CCD摄像头位于基准处，并将计算机检测系统中图像采集参数设置为默认值；再根据检测需求对农作物幼苗叶片叶面积检测装置的运行参数和植株幼苗叶片图像采集参数进行具体设置；检测装置运行时，计算机系统中的图像采集卡控制CCD摄像头自动采集不同农作物植株幼苗叶片图像，并将叶片图像传送至计算机检测系统；计算机检测系统对获取的植株幼苗叶片进行自动分析，计算幼苗叶面积的数值，并将检测结果输出。

Claims (6)

1.一种农作物幼苗叶面积在体检测装置，其特征是：所述农作物幼苗叶面积在体检测装置由农作物幼苗生长装置1，农作物幼苗叶片图像采集装置2，光源装置3，农作物幼苗叶片图像采集装置控制系统4，计算机检测系统5组成，农作物幼苗叶片图像采集装置2和光源装置3顺序安装在农作物幼苗生长装置1上部。

2.根据权利要求1所述的一种农作物幼苗叶面积在体检测装置，其特征是：所述农作物幼苗生长装置1的隔板上放置农作物植株幼苗。

3.根据权利要求1所述的一种农作物幼苗叶面积在体检测装置，其特征是：农作物幼苗叶片图像采集装置2由相互垂直的两组横梁、滚珠丝杠副和步进电机以及CCD摄像头组成。X滚珠丝杠副和X步进电机通过联轴器进行连接，并固定在X横梁上面；Y横梁通过滑块搁置在光杆上面，Y滚珠丝杠副和Y步进电机通过联轴器进行连接，并固定在Y横梁上面。Y横梁与X滚珠丝杠副进行连接，CCD摄像头通过连接部件固定在Y滚珠丝杠副上。

4.根据权利要求1所述的一种农作物幼苗叶面积在体检测装置，其特征是：光源装置3由型材组成框架，荧光灯管安装在框架上。

5.根据权利要求1所述的一种农作物幼苗叶面积在体检测装置，其特征是：所述农作物幼苗叶片图像采集装置控制系统4由电源、步进电机控制器、控制电路等组成，并与计算机连接。

6.根据权利要求1所述的一种农作物幼苗叶面积在体检测装置，其特征是：所述计算机检测系统5由图像采集卡、农作物幼苗叶片图像采集与分析处理程序组成，图像采集卡安装在计算机内部。