CN105067618A - 一种多株植物生长双目视觉监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物生长无损监测的技术领域，公开了一种多株植物生长双目视觉监测系统，包括图像采集装置、水平移动装置以及旋转运动装置；图像采集装置具有两个相间隔布置且用于拍摄植物生长变化的摄像头；水平移动装置包括水平直线移动的托板；旋转运动装置具有水平转动的转动台，转动台转动连接在托板上；图像采集装置固定连接在转动台上，通过两个摄像头的图像采集装置拍摄多株植物生长的图片，水平移动装置和旋转运动装置结合的方式，实现对多株植物的外部形态特征长时间定时无损快速测量，具有节省劳动力，降低劳动强度，提高测量精确度，实现植物生长特征参数的无损监测。

Description

一种多株植物生长双目视觉监测系统

技术领域

本发明涉及植物生长无损检测的技术领域，尤其是一种多株植物生长双目视觉监测系统。

背景技术

植物的生长是一种十分复杂、不可逆的体积增加的动态过程，不仅受遗传基因的控制，光、温度、水分等各种环境和随机因素对植物的生长也会产生显著的影响。在不同的条件下，不同的生长阶段连续获得植物生长的外观特征参数，研究植物的生长规律，实现模拟及可视化，是研究植物生长、构建生长模型的一个重要过程。

现有技术中，为了连续获取植物生长特征参数，构建植物生长模型，研究植物生长规律，目前采用计算机视觉对植物的生长过程进行监测的系统大多数是单目视觉监测,该监测系统仅利用一台数码相机或摄像机拍摄单张相片来进行监测工作。

采用单目视觉监测植物生长的方法存在监测不精准，无法准确地测量倾斜生长的植株的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多株植物生长双目视觉监测系统，旨在解决现有技术中，单目视觉监测系统监测植物生长的过程中，由于仅利用一台数码相机或摄像机拍摄单张相片而导致监测精度不够、无法准确测量倾斜生长植株的问题。

本发明是这样实现的，一种多株植物生长双目视觉监测系统，包括图像采集装置、水平移动装置以及旋转运动装置；所述图像采集装置具有两个相间隔布置且用于拍摄植物生长变化的摄像头；所述水平移动装置包括水平直线移动的托板；所述旋转运动装置具有水平转动的转动台，所述转动台转动连接在所述托板上；所述图像采集装置固定连接在所述转动台上。

进一步地，所述图像采集装置包括横梁以及立柱，所述横梁的中部连接在所述立柱的上端，所述立柱的下端固定连接在所述转动台上；所述横梁的两端分别连接有所述摄像头。

进一步地，所述横梁两端中分别设有安装槽条，所述安装槽条沿所述横梁的长度方向延伸，所述摄像头的下端通过调节杆穿设在所述安装槽条中。

进一步地，所述旋转运动装置包括驱动装置以及所述转动台，所述驱动装置包括定齿轮、驱动齿轮、中心轴以及电机；所述定齿轮固定连接在托板上，所述中心轴的下端活动穿过所述定齿轮，所述中心轴的上端连接在所述转动台上；所述驱动齿轮连接在所述电机的转动轴，且所述驱动齿轮与所述定齿轮啮合；所述电机连接在所述转动台上。

进一步地，所述托板的下方设有托盘，所述中心轴的下端与所述托盘固定连接，且所述托盘与所述托板之间设有水平轴承；所述转动台与所述定齿轮之间设有水平轴承。

进一步地，所述旋转运动装置还包括置于所述转动台外周的第一拖链，所述托板连接有支撑架，所述支撑架延伸出所述托板外，且朝上延伸有连接臂，所述第一拖链的一端连接于所述连接臂，另一端连接于所述电机。

进一步地，所述旋转运动装置还包括光电传感器，所述光电传感器安装在所述转动台上。

进一步地，所述水平移动装置包括所述托板、底板、导轨以及用于驱动所述托板在所述导轨上水平移动的同步带，所述导轨设置在所述底板上，所述同步带与所述托板连接，且所述同步带沿着所述导轨的延伸方向延伸布置。

进一步地，所述导轨上设有沿所述导轨水平移动的滑块，所述托板连接在所述滑块上。

进一步地，所述水平移动装置还包括第二拖链，所述第二拖链沿所述导轨延伸方向延伸布置，且所述第二拖链的一端连接于所述底板，另一端与驱动所述同步带所述第二拖链安装在所述底板和所述托板上。

与现有技术相比，通过两个摄像头的图像采集装置拍摄多株植物生长的图片，水平移动装置和旋转运动装置结合的方式，实现对多株植物的外部形态特征长时间定时无损快速测量，具有节省劳动力，降低劳动强度，提高测量精确度，实现植物生长特征参数的无损监测。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的一种多株植物生长双目视觉监测系统的旋转运动装置及图像采集装置的装配示意图；

图2是本发明实施例中提供的一种多株植物生长双目视觉监测系统的旋转运动装置及图像采集装置的爆炸示意图；

图3是本发明实施例中提供的一种多株植物生长双目视觉监测系统的水平移动装置的爆炸示意图；

图4是本发明实施例中提供的一种多株植物生长双目视觉监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1～4所示，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的一种多株植物生长双目视觉监测系统，可以运用在植物生长无损监测中，实现对植物生长特征参数的无损监测；还可以运用在其他领域的无损监测中。

一种多株植物生长双目视觉监测系统，包括图像采集装置11、水平移动装置13以及旋转运动装置12，为了实现对多株植物生长进行双目视觉监测，图像采集装置11包括摄像头1011，两个摄像头1011相间隔布置，其中，两个摄像头1011是用于拍摄植物生长变化，通过两个摄像头1011进行双目视觉监测，间隔一定距离，可以从多个角度拍摄多株植物生长的过程；水平移动装13置包括水平直线移动的托板1022，旋转运动装置12具有水平转动的转动台1027，转动台1027转动连接在托板1022上；图像采集装置11固定连接在转动台1027上，当托板1022水平直线移动时，转动台1027同时水平转动，这样固定连接在转动台1027上的图像采集装置11同时进行水平直线移动和水平转动，不仅进行一大片多株植物生长过程的拍摄，还对该片多株植物生长过程中的各个角度进行拍摄，实现对多株植物生长的全方位监测，使得监测到的植物生长特征参数更加准确。

本实施例提供的一种多株植物生长双目视觉监测系统，通过两个摄像头1011的图像采集装置11拍摄多株植物生长的图片，水平移动装置13和旋转运动装置12结合的方式，实现对多株植物的外部形态特征长时间定时无损快速测量，具有节省劳动力，降低劳动强度，提高测量精确度，实现植物生长特征参数的无损监测。

图像采集装置11包括横梁1012以及立柱1013，横梁1012的中部连接在立柱1013的上端，立柱1013的下端固定连接在转动台1027上；横梁1012的两端分别连接有摄像头1011，通过立柱1013强横梁1012架设在转动台1027上方，再将摄像头1011架设在横梁1012的两端，这样，可以确保摄像头1011与所要拍摄的多株植物具有高度差，还可以从不同的高度和角度去拍摄，从而使得拍摄图片更加全面，更好的提高测量精确度，并且，立柱1013固定在转动台1027上，当转动台1027水平转动且随着托板1022水平移动时，摄像头1011也随着水平转动且移动，更好地拍摄到多株植物生长过程中的不同角度，提高测量精确度。

横梁1012两端分别设有安装槽条，安装槽条沿横梁1012的长度方向延伸，摄像头1011的下端通过调节杆穿设在安装槽条中，这样，可以通过调节摄像头1011下端在安装槽条内的位置，从而调节两个摄像头1011之间的间距，采用不同间距的摄像头1011拍摄的图片进行对比，避免因摄像头1011的拍摄角度问题，而导致拍摄某些多株植物时拍摄不到位，影响测量的精确度。

具体地，两个摄像头1011是呈一定的偏置角度布置在横梁1012上，这样，两个摄像头1011的拍摄范围可以衔接，使得摄像头1011的拍摄范围更广，提高对多株植物生长过程测量的精确度。

图像采集装置10与中心轴1025偏离一定位置，这样，当转动台1027在水平转动的过程中，图像采集装置10拍摄的多株植物生长的角度时刻发生变化，确保全方位地采集多株植物生长过程中的图片。

具体地，立柱设在与中心轴1025偏离一定位置，从而保证图像采集装置10与中心轴1025偏离一定位置。

旋转运动装置12包括驱动装置以及转动台1027，驱动装置包括定齿轮1024、驱动齿轮1026、中心轴1025以及电机1029；定齿轮1024固定连接在托板1022上，中心轴1025的下端活动穿过定齿轮1024，中心轴1025的上端连接在转动台1027上；驱动齿轮1026连接在电机1029的转动轴，驱动齿轮1026及电机1029构成了旋转运动装置12的动力源；且驱动齿轮1026与定齿轮1024啮合；电机1029连接在转动台1027上，当电机1029转动时，带动驱动齿轮1026转动，由于定齿轮1024固定在托板1022上，由于定齿轮1024与驱动齿轮1026啮合，这样，驱动齿轮1026可以沿着定齿轮1024的外周转动，带动着转动台1027一同转动，从而驱使架设在转动台1027上的图像采集装置10的水平转动，通过齿轮传动，平稳高效，提高拍摄图片的质量，进而提高测量精确度。

托板1022的下方设有托盘1023，中心轴1025的下端与托盘1023固定连接，且托盘1023与托板1022之间设有水平轴承；这样，当中心轴1025转动时，可以通过水平轴承承受转动力，避免托板1022受到转动力而发生位置偏移，转动台1027与定齿轮1024之间设有水平轴承，这样，当转动台1027转动过程中，通过水平轴承承受转动力，保证定齿轮1024的不动性，而且在驱动齿轮1026沿着定齿轮1024的外周转动的过程中，中心轴1025与定齿轮1024通过轴承活动连接，因此转动台1027的水平转动，带动中心轴1025的转动。

为了更好地控制中心轴1025的转动，在定齿轮1024与转动台1027之间以及定齿轮1024与托板1022之间安装有推力球轴承。

旋转运动装置还包括置于转动台外周的第一拖链1021，托板1022连接有支撑架，支撑架延伸出托板1022外，且朝上延伸有连接臂，第一拖链1021的一端连接于连接臂，另一端连接于电机1029，当驱动齿轮1026沿着定齿轮1024转动时，带动转动台1027转动，电机1029也跟着转动，并且第一拖链1021为电机1029的转动提供支撑的作用，而且，可以利用第一拖链1021安装在伸出托板1022外的连接臂上，可以使得电机1029和转动台1027更好地随着定齿轮1024转动，避免偏离转动轨道，实现摄像机360°拍摄植物生长的图片。

为了对水平移动装置13的水平移动距离进行监测，旋转运动装置还包括光电传感器102，光电传感器102安装在转动台1027上。

水平移动装置13包括托板1022，底板1032、同步带1033、以及导轨1031，导轨1031通过螺钉设置在底板1032上，其中，同步带1033用于驱动所述托板在所述导轨上水平移动，且同步带1033与托板1022连接，同步带1033沿着导轨1031的延伸方向延伸布置；同步带1033在运作的过程中，带动托板沿着导轨1031水平移动，这样，可以使得图像采集装置10实现水平移动，进而拍摄到不同区域的多株植物生长过程中的照片，提高测量的效率。

具体地，同步带1033与张紧同步带轮1034连接，张紧同步带轮1034通过轴承和轴固定在底板1032上，通过同步带1033带动图像采集装置11水平在导轨1031上移动，并且，利用张紧同步带轮对同步带进行张紧，确保由同步带1033带动的托板1022在水平移动过程中保持平稳度，避免引起图像采集装置10的震动，从而导致拍摄的植物生长过程的图片不清晰，从而提高测量的精确度。

导轨1031上设有滑块1035，该滑块1035沿导轨1031水平移动，托板1022连接在滑块1035上，图像采集装置11安装在滑块1035上，滑块1035在导轨1031上水平滑动，实现图像采集装置11的水平移动，从而进行对多株植物生长的无损监测。

水平移动装置13还包括第二拖链1036，第二拖链1036沿导轨1031延伸方向延伸布置，且第二拖链1036的一端连接于底板1032，另一端与驱动同步带1033，第二拖链1036安装在底板1032和托板1022上，第二拖链1036内部可以安置电缆、气管等，从而起到对整体的牵引和保护的作用，实现多株植物生长的无损监测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，包括图像采集装置、水平移动装置以及旋转运动装置；所述图像采集装置具有两个相间隔布置且用于拍摄植物生长变化的摄像头；所述水平移动装置包括水平直线移动的托板；所述旋转运动装置具有水平转动的转动台，所述转动台转动连接在所述托板上；所述图像采集装置固定连接在所述转动台上。

2.如权利要求1所述的一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，所述图像采集装置包括横梁以及立柱，所述横梁的中部连接在所述立柱的上端，所述立柱的下端固定连接在所述转动台上；所述横梁的两端分别连接有所述摄像头。

3.如权利要求2所述的一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，所述横梁两端中分别设有安装槽条，所述安装槽条沿所述横梁的长度方向延伸，所述摄像头的下端通过调节杆穿设在所述安装槽条中。

4.如权利要求1所述的一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，所述旋转运动装置包括驱动装置以及所述转动台，所述驱动装置包括定齿轮、驱动齿轮、中心轴以及电机；所述定齿轮固定连接在托板上，所述中心轴的下端活动穿过所述定齿轮，所述中心轴的上端与所述转动台固定连接；所述驱动齿轮连接在所述电机的转动轴，且所述驱动齿轮与所述定齿轮啮合；所述电机固定连接在所述转动台上。

5.如权利要求4所述的一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，所述托板的下方设有托盘，所述中心轴的下端与所述托盘固定连接，且所述托盘与所述托板之间设有水平轴承；所述转动台与所述定齿轮之间设有水平轴承。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，所述旋转运动装置还包括置于所述转动台外周的第一拖链，所述托板连接有支撑架，所述支撑架延伸出所述托板外，且朝上延伸有连接臂，所述第一拖链的一端连接于所述连接臂，另一端连接于所述电机。

7.如权利要求1至5任一项所述的一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，所述旋转运动装置还包括光电传感器，所述光电传感器安装在所述转动台上。

8.如权利要求1至5任一项所述的一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，所述水平移动装置包括所述托板、底板、导轨以及用于驱动所述托板在所述导轨上水平移动的同步带，所述导轨设置在所述底板上，所述同步带与所述托板连接，且所述同步带沿着所述导轨的延伸方向延伸布置。

9.如权利要求8所述的一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，所述导轨上设有沿所述导轨水平移动的滑块，所述托板连接在所述滑块上。

10.如权利要求8或9所述的一种多株植物生长双目视觉监测系统，其特征在于，所述水平移动装置还包括第二拖链，所述第二拖链沿所述导轨延伸方向延伸布置，且所述第二拖链的一端连接于所述底板，另一端与驱动所述同步带所述第二拖链安装在所述底板和所述托板上。