CN109238166A - 一种植物表型采集装置及其采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物检测领域，公开了一种植物表型采集装置及其采集方法，该装置包括旋转机构和第一传感器组件；所述旋转机构包括旋转台、至少一个转翼、立柱和支撑底板；所述旋转台包括外圈和内圈，所述内圈竖直设置在所述支撑底板上，所述内圈的底部与所述支撑底板的上表面连接，所述外圈可旋转地套设在所述内圈外，待采集的植物放置在所述内圈内；所述转翼与所述外圈的侧壁相连，所述外圈旋转带动所述转翼旋转；所述立柱竖直安装在所述转翼上；所述第一传感器组件安装在所述立柱上。本发明提供的植物表型采集装置及方法，可采集3D表型数据，数据获取的精度高。
Description
技术领域
本发明涉及植物检测领域，特别是涉及一种植物表型采集装置及其采集方法。
背景技术
当前，高通量获取植物表型数据，进一步解析表型数字化性状，面向开展植物表型性状调查，已成为开展表型育种、品种审定、株型分析等技术服务的重要技术手段。
随着信息化技术的发展，近年来，在植物高通表型数据获取方面，已有大量软硬件产品涌现，具有代表性的产品包括：由捷克PSI公司以FluorCam叶绿素荧光成像技术为核心，结合LED植物智能培养、自动化控制系统、植物热成像分析、植物近红外成像分析、植物高光谱分析、自动条码识别管理、RGB真彩3D成像、自动称重与浇灌系统等多项先进植物表型技术，开发出了PlantScreen植物表型成像分析系统。
德国LeNeNEC公司研发的全自动高通量植物3D成像系统—GreenhouseScanalyzer Systems，是一套可以全自动、高通量对大量植株(从幼苗到成熟植株即可)进行成像的系统，可以选择配置可见光(VIS)成像、近红外(NIR)成像、红外(IR)成像、PSII荧光成像、高光谱成像和根系近红外成像中的一种或多种，每个成像模块包括顶部和侧面两个摄像头，结合样品旋转装置，就可以对植株进行3D形态学分析，如果做小植株(15cm以下)，也可选配激光扫描3D成像，每一种成像模块都有单独的成像区域(“暗房”)，依次进行成像分析。
国内的中国科学院植物研究所郭庆华等人发明的一种植物表型多源数据采集系统，包括负责承载整个系统的多源传感器的安置和保护的主体机箱、激光雷达、热红外相机、高分辨率工业相机、高光谱仪和中控计算机。
郭新宇等人发明的一种植物表型测量装置及方法，通过使用充气的气囊罩,便于移动和布置植物样本的测量环境,在旋转称重盒上固定植物样本,使植物样本旋转,并获取植物样本的重量同时,在旋转过程中,使用传感器盒获取所述植物样本的图像,根据所述植物样本的图像获取植物样本的表型参数值。
通过对相关技术产品的技术特点进行分析归类，在植物表型高通量获取方面，主要有三类技术产品：其中，一类是以PlantScreen为代表的荧光成像系统，该类产品的技术特点是需要配置荧光，对光线环境要求较高，以Greenhouse Scanalyzer Systems为代表的大型联动温室高通量获取系统，该类系统的技术特点是设备体型较大、设备价格昂贵；一类是大田作物表型获取系统，该类系统的技术特点是可移动式技术设计方案，在田间行走式获取植物表型数据，该类设备的传感器也只能悬挂在植物的顶部，难以获得植物的三维表型数据；另一类是室内3D表型获取系统，该类技术方案和本技术方案相关性较强，该类系统的设计思路是通过旋转平台驱动植物植株旋转，但这类技术方案存在以下不足之处，首先，对于藤蔓类型植物，在旋转过程中，植物的叶片会产生晃动，影响数据获取的精度，这种技术方案不适合采集藤蔓式植物；然后，对于高植株植物，因为植物是非刚性物体，通常在旋转过程中，植物的上部茎秆和叶片会出现弯曲和偏移，因此对于高植株植物，数据获取精度也会受到影响；另外，需要在旋转台上来回搬运盆栽植株，旋转台的中心难以重合，为后期数据融合处理提出了挑战。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种植物表型采集装置及其采集方法，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种植物表型采集装置，包括旋转机构和第一传感器组件；旋转机构包括旋转台、至少一个转翼、立柱和支撑底板；旋转台包括外圈和内圈，内圈竖直设置在支撑底板上，内圈的底部与支撑底板的上表面连接，外圈可旋转地套设在内圈外，待采集的植物放置在内圈内；转翼与外圈的侧壁相连，外圈旋转带动转翼旋转；立柱竖直安装在转翼上；第一传感器组件安装在立柱上。
其中，转翼上设有至少一个调节孔，调节孔在转翼上沿远离外圈的方向依次排列，立柱安装在调节孔内。
其中，转翼的数量为2个或2个以上，转翼绕外圈的中心等间距布置。
其中，所述植物表型采集装置还包括控制操作台；控制操作台与第一传感器组件连接，用于控制第一传感器组件的开启，以及接收并存储第一传感器组件采集的数据。
其中，所述植物表型采集装置还包括传动导轨和动力机构；支撑底板的下表面与传动导轨上的滑块相连；动力机构与滑块连接；控制操作台与动力机构连接，用于控制动力机构驱动滑块运动；和/或传动导轨的底部的四个角处均设置有调平机构，调平机构用于对传动导轨进行调平。
其中，所述植物表型采集装置还包括标定机构；标定机构为梯形体，且梯形体的底面为正方形，且梯形体的高和底面的边长相等，且梯形体的前侧面为直角梯形，且梯形体的左侧面为倾斜面；前侧面和左侧面上均设有等比例缩放的标准棋盘格；和/或标定机构的底面设有高度调节机构，高度调节机构用于调节标定机构的高度。
其中，所述植物表型采集装置还包括保护箱；保护箱包括立架、外罩、门体和支撑架；立架构成保护箱的架体，外罩罩在架体外，门体设在架体的前侧，支撑架设在架体的左侧、右侧和/或后侧；支撑架上设有安装位，用于安装第二传感器组件；旋转机构和所述第一传感器组件放置在架体内。
其中，第一传感器组件包括RGB相机、高光谱相机、多光谱相机、深度传感器和小型激光雷达的一种或多种。
本发明还提供一种植物表型采集方法，包括：S10，将待采集的植物放在旋转台的内圈内，驱动外圈旋转；且在外圈的旋转过程中每隔预设角度第一传感器组件采集一组数据；S20，根据第一传感器组件采集得到的多组数据，获取植物表型。
其中，在步骤S10之前，还包括：将标定机构放置在旋转台中间，驱动外圈旋转；在外圈的旋转过程中每隔预设角度，第一传感器组件采集一组定标数据；根据第一传感器组件采集到的至少两组定标数据获取第一转换矩阵；其中，第一传感器组件包括RGB相机、高光谱相机、多光谱相机、深度传感器和小型激光雷达的一种或多种。
其中，步骤S20具体包括：根据第一转换矩阵对第一传感器组件采集的每组数据均进行转换，得到多组转换数据；根据多组所述转换数据得到植物表型。
(三)有益效果
本发明提供的一种植物表型采集装置，通过对旋转平台上的旋转轴设计为外圈和内圈的结构，在可旋转的外圈上安装转翼，再在转翼上安装立柱，并将传感器安装在立柱上，然后对放置在内圈中的植物进行数据采集，由于内圈固定不动，外圈转动带动传感器转动，使得在获取植物的3D数据的同时，避免了植物的晃动，使得数据获取的精度高；并且可根据采集植物的大小和高度，调节第一传感器组件的位置，实现多视场范围采集。
本发明提供的一种植物表型采集方法，通过借助上述装置，使得在获取植物的3D数据的同时，避免了植物的晃动，使得数据获取的精度高；并且可根据采集植物的大小和高度，调节第一传感器组件的位置，实现多视场范围采集。
附图说明
图1为本发明提供的植物表型采集装置的一个优选实施例的整体结构示意图；
图2为图1所示的植物表型采集装置中保护箱的顶部结构示意图；
图3为本发明提供的标定机构的结构示意图；
图4为图3所示的标定机构上的棋盘格的示意图；
图中，1-传动导轨；2-支撑底板；3-调平机构；4-转翼；5-调节孔；6-内圈；7-外圈；8-立柱；9-第一安装位；10-支撑架；11-第二安装位；12-门体；13-控制操作台；14-控制键；15-显示屏；16-光源；17-底面；18-前侧面；19-左侧面；20-高度调节机构；21-标准棋盘格。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
图1为本发明提供的植物表型采集装置的一个优选实施例的整体结构示意图，如图1所示，本发明提供一种植物表型采集装置，包括旋转机构和第一传感器组件；旋转机构包括旋转台、至少一个转翼4、立柱8和支撑底板2；旋转台包括外圈7和内圈6，内圈6竖直设置在支撑底板2上，内圈6的底部与支撑底板2的上表面连接，外圈7可旋转地套设在内圈6外，待采集的植物放置在内圈6内；转翼4与外圈7的侧壁相连，外圈7旋转带动转翼4旋转；立柱8竖直安装在转翼4上；第一传感器组件安装在立柱8上。
例如，内圈6为环状柱形结构，内圈6的底部通过焊接的方式固定在支撑底板2的上表面，外圈7可旋转的套设在内圈6外，并且外圈7的底部与支撑底板2的上表面之间留有缝隙，其中，外圈7的旋转控制精度误差小于5mm，水平平衡度精度误差小于3mm，转速可编程调节，最大转速不小于500mm/s，外圈7在旋转过程中，内圈6保持静止；转翼4和外圈7之间采取螺纹连接，例如，转翼4水平设置，即转翼4与外圈7的侧壁垂直连接；立柱8可插拔的连接在转翼7上，其中立柱的材质为金属，例如钢或铜或铝或其他合金等，第一传感器组件通过立柱8上的第一安装位9可拆卸的连接在立柱8上，且第一传感器在立柱上的高度可根据植物的大小和高度进行调节，第一安装位9为三脚架云台或U型卡扣。
具体地，将待采集的植物花盆放置在内圈6，调节第一传感器组件的焦距，确保待采集的植物在第一传感器组件的视角范围之内清晰，驱动外圈7旋转，外圈7旋转带动转翼4旋转，转翼4上的立柱8也相应的旋转，第一传感器组件在旋转过程中，完成对植物的3D表型数据采集。
本发明提供的一种植物表型采集装置，由于内圈固定不动，外圈转动带动传感器转动，使得在获取植物的3D数据的同时，可避免因植物发生弯曲和偏移影响实验精度。
进一步地，转翼4上设有至少一个调节孔5，调节孔5在转翼4上沿远离外圈7的方向依次排列，立柱8安装在调节孔5内。具体地，转翼4的宽度不小于100mm，长度不小于800mm，调节孔5的大小依据立柱8的尺寸而定，在转翼4上设置多个调节孔5可以针对不同形态的植物，来调节立柱8的位置，使得第一传感器能够获得更佳的采集角度，增强了植物表型采集装置的适用性。
进一步地，转翼4的数量为2个或2个以上，转翼4绕外圈7的中心等间距布置。优选的，转翼4的数量为2个，转翼4绕旋转中心对称布置。例如，当转翼4的数量为2个时，对于两个立柱上8都安装有相同类型的第一传感器组件时，可以让外圈7只旋转半圈；当只在其中一个立柱8上安装第一传感器组件时，外圈7采取一圈转动。这样设置，可以提高采集效率，避免旋转过程中重复采集。
进一步地，所述植物表型采集装置还包括控制操作台13；控制操作台13与第一传感器组件连接，用于控制第一传感器组件的开启，以及接收并存储第一传感器组件采集的数据。具体地，控制操作台13与第一传感器组件通过连接线连接，控制操作台13上设有电脑，电脑中设有自动保存的路径，每个待测量的植物设置一个独立的文件夹，用于接收并存储采集的数据；控制操作台13上还设置有三个控制键14，其中第一控制键用于控制第一传感器组件开启，第二控制键用于将第一传感器组件的实时运行状态在显示屏15上显示出来，当第一传感器组件出现不良运行状态时，第二控制键上的指示灯亮起，进行报警。如此设置方便后期对数据的整理分析，且报警装置能够及时通知用户，采取应对措施，提高了装置的可靠性。
进一步地，所述植物表型采集装置还包括传动导轨1和动力机构；支撑底板2的下表面与传动导轨1上的滑块相连；动力机构与滑块连接；控制操作台13与动力机构连接，用于控制动力机构驱动滑块运动；和/或传动导轨1的底部的四个角处均设置有调平机构3，调平机构3用于对传动导轨1进行调平。例如，传动导轨1为双轨道平行直线导轨，动力机构为步进电机，调平机构3为调节螺栓或调平珠或调平尺；其中，传动导轨1的长度大于1500mm，传动导轨1的传动精度误差小于5mm，传动导轨1的负重大于50kg。传动导轨1的运动以及旋转机构的运动皆通过设在控制操作台13上的第三控制键控制，采集数据前，先通过调节机构3对传动导轨1进行调平，当需要进行检测时，动力机构驱动传动导轨1上的滑块将旋转机构送到传动导轨1靠近用户的一端，待用户将待采集的植物放入内圈6之后，动力机构再通过传动导轨1上的滑块将旋转机构送回到原始位置，进行数据采集。集成数字化传动导轨和旋转机构，可编程控制植物的运输传动和外圈的旋转速度和角度的精确控制，并通过计算机操作台操作控制。一台设备只需要一人操作，数据自动采集并保存管理。节省劳动力和操作人员，因此有较高的自动化水平。
图3为本发明提供的标定机构的结构示意图，图4为图3所示的标定机构上的棋盘格的示意图，如图3和图4所示，进一步地，所述植物表型采集装置还包括标定机构；标定机构为梯形体，且梯形体的底面17为正方形，且梯形体的高和底面17的边长相等，且梯形体的前侧面18为直角梯形，且梯形体的左侧面19为倾斜面；前侧面18和左侧面19上均设有等比例缩放的标准棋盘格21；和/或标定机构的底面17设有高度调节机构20，高度调节机构20用于调节标定机构的高度。例如，正方形底面17的边长不小于500mm，梯形体的上顶面的边长不大于100mm，前侧面18和左侧面19上其余部分设置为浅色图案；例如，高度调节机构20为调节螺栓，调节螺栓安装在底面17的中部，通过旋拧调节螺栓来调节标定机构的高度。具体地，当进行标定时，将标定机构放置在旋转台中间驱动外圈7旋转，第一传感器组件利用标定机构的梯形体的结构或梯形体上的标准棋盘格21进行标定；在外圈7的旋转过程中每隔预设角度，第一传感器组件采集一组定标数据；并根据第一传感器组件采集到的至少两组定标数据获取第一转换矩阵；第一转换矩阵可以将第一传感器组件在相邻两个停留间隔点采集的数据进行拼接融合，方便后期数据处理；另外通过高度调节机构20对标定机构的高度进行调节，可以获得多对定标数据作为对照，提高定标数据的可靠性。通过对第一传感器进行标定，使得后续测量过程中实现采集数据的拼接融合，方便采集数据的处理和分析。
进一步地，所述植物表型采集装置还包括保护箱；保护箱包括立架、外罩、门体12和支撑架10；立架构成保护箱的架体，外罩罩在架体外，门体12设在架体的前侧，支撑架10设在架体的左侧、右侧和/或后侧；支撑架10上设有安装位，用于安装第二传感器组件；旋转机构和所述第一传感器组件放置在架体内。优选的，架体为2000*2000*2000的立方体结构，门体12的宽度大于600mm、高度大于1500mm。具体地，立架为圆形或方形钢管，架体的每个面由2或4个拼接块组成，门体12设置在架体的前侧的中部，第二传感器组件安装在架体的侧面的支撑架10上的第二安装位11上；控制操作台13与第二传感器组件连接，用于控制第二传感器组件的开启，以及接收并存储第二传感器组件采集的数据；其中，第二传感器组件包括RGB相机、高光谱相机、多光谱相机、深度传感器和小型激光雷达的一种或多种，RGB相机采集RGB图像，高光谱相机采集高光谱数据，多光谱相机采集多光谱数据，深度传感器，例如，kinect采集三维点云及近红外数据，小型激光雷达采集三维点云数据，对于第二传感器组件的标定，例如，当在三个不同位置安装了3个第二传感器组件时，第二传感器组件通过利用标定机构的梯形体的结构或梯形体上的标准棋盘格21获取到标定机构的RGB图像、高光谱数据、多光谱数据、三维点云及近红外数据和三维点云数据的一种或多种作为定标数据，相邻的两个第二传感器组件通过各自获取的定标数据获取第二转换矩阵，第二转换矩阵可以将两者后续采集的植物表型数据进行转换，拼接融合之后，方便后期的数据统一处理，另外通过高度调节机构20对标定机构的高度进行调节，或者调节标定机构的位置及朝向，可以获得多对定标数据作为对照，提高定标数据的可靠性。架体的上侧也安装有支撑架10，支撑架10上的第二安装位11上可以用来安装光源和/或第二传感器组件，例如，光源16为4个LED灯，图2为图1中所示的植物表型采集装置的保护箱的顶部结构示意图，如图2所示，4个LED灯布置在箱体顶部的支撑架10上，外罩可拆卸的安装在架体的外部，例如外罩为可折叠帆布或可伸缩卷帘。
通过设置保护箱可以使采集装置防风、防雨和遮光，并且，装置的各模块采用组装形成，其它部件均可拆卸组装，便携性和可组合性安装性很强，因此可以在田间地头搭建该装置，降低植物取样人工成本，缩减取样时间，以及减轻由于取样时间过长所导致的植物萎蔫等问题。
通过安装第一传感器组件和/或第二传感器组件，可同时获取植物表型图像、植物3D深度点云、植物生理形状光谱等数据，并形成多维数据采集(在立柱上悬挂第一传感器组件)和定点数据采集(在支撑架上悬挂第二传感器组件)两类数据采集模式；并根据采集植物的大小和高度，通过调节第一传感器组件和/或第二传感器组件的安装位置，实现多视场范围采集。
进一步地，第一传感器组件包括RGB相机、高光谱相机、多光谱相机、深度传感器和小型激光雷达的一种或多种。第一传感器组件的布置方式有多种，例如，可以将单个类别的第一传感器组件单独安装在立柱8上，也可以在同一个立柱8上同时安装多个类别的第一传感器组件；在使用过程中，例如，可以通过RGB相机采集植物的RGB图像，并根据RGB相机采集的多组植物的RGB图像进行数据处理，得到植物3D表型数据；和/或，通过高光谱相机采集植物的高光谱数据，根据高光谱相机采集的多组植物的高光谱数进行数据处理，得到植物3D表型数据。
本发明还提供一种植物表型采集方法，包括：S10，将待采集的植物放在旋转台的内圈上，驱动外圈旋转；且在外圈的旋转过程中每隔预设角度第一传感器组件采集一组数据；S20，根据第一传感器组件采集得到的多组数据，获取植物表型。操作环节中可根据实际情况对外圈的转速、停留间隔角度、停留间隔时间以及转动类型等参数进行设定之后，再进行测量，例如，外圈7的转速不高于20°/s，停留间隔角度不大于20°，停留间隔时间不小于1s，转动类型有不转动、半圈转动、一圈转动三种类型，对于旋转台两个立柱上都安装有相同类型的第一传感器组件时，采用半圈转动，对于只在其中一个立柱上安装第一传感器组件时，采用一圈转动，对于立柱上没有安装第一传感器组件时，采用不转动设置。优选的，外圈上安装有两个转翼，每一个转翼上安装一个立柱，每个立柱上皆安装有RGB相机和高光谱相机，旋转间隔角度为15°，停留间隔时间为2秒，旋转速度为15°/s，将待采集的植物放在旋转台的内圈上，驱动外圈旋转，外圈旋转15°之后，RGB相机采集一组RGB图像，高光谱相机采集一组高光谱数据，然后外圈再旋转15°，RGB相机和高光谱相机再次获取一组采集数据，当外圈旋转共计180°，每一个RGB相机和每一个高光谱相机共采集12组采集数据，用时共计24s，整个过程每个待采集植物共获得24组采集数据，对这24组数据进行拼接融合即可得到待采集植物的3D表型数据。进一步地，在步骤S10之前，还包括：将标定机构放置在旋转台中间，驱动外圈旋转；在外圈的旋转过程中每隔预设角度，第一传感器组件采集一组定标数据；根据第一传感器组件采集到的至少两组定标数据获取第一转换矩阵；其中，第一传感器组件包括RGB相机、高(光谱相机、多光谱相机、深度传感器和小型激光雷达的一种或多种。步骤S20具体包括：根据第一转换矩阵对第一传感器组件采集的每组数据均进行转换，得到多组转换数据；根据多组转换数据得到植物表型。
对于第一传感器组件而言，利用第一转换矩阵将采集到的多组数据进行拼接融合，最后得到植物3D表型数据。具体地，当进行标定时，将标定机构放置在旋转台中间驱动外圈旋转，第一传感器组件通过利用标定机构的梯形体的结构或梯形体上的标准棋盘格进行标定，获取到标定机构的RGB图像、高光谱数据、多光谱数据、三维点云及近红外数据和三维点云数据的一种或多种作为定标数据；其中，对于第一传感器组件而言，RGB相机利用梯形体上的标准棋盘格标定，获得梯形体上的标准棋盘格的RGB图像作为定标数据；高光谱相机利用梯形体上的标准棋盘格标定，获得梯形体上的标准棋盘格的高光谱数据作为定标数据；多光谱相机利用梯形体上的标准棋盘格标定，获得梯形体上的标准棋盘格的多光谱数据作为定标数据；深度传感器，例如，kinect利用梯形体的结构标定，获得梯形体的三维点云及近红外数据作为定标数据；小型激光雷达利用梯形体的结构标定，获得梯形体的三维点云数据作为定标数据；另外通过高度调节机构对标定机构的高度进行调节，第一传感器组件可以获得多对定标数据作为对照，提高定标数据的可靠性。根据第一传感器组件在不同的停留间隔点各自采集到的至少两组定标数据获取各自的第一转换矩阵，第一传感器组件各自的第一转换矩阵可以将第一传感器组件各自在相邻两个停留间隔点采集的数据进行转换，后期对采集的数据拼接融合后即可得到植物表型相对应的3D图像和3D数据。
对于第二传感器组件而言，利用第二转换矩阵将采集到的多组数据进行拼接融合，最后得到植物3D表型数据。具体地，当进行标定时，将标定机构放置在旋转台中间，第二传感器组件通过利用标定机构的梯形体结构获取到标定机构的RGB图像、高光谱数据、多光谱数据、三维点云及近红外数据和三维点云数据的一种或多种作为定标数据；其中，对于第二传感器组件而言，RGB相机利用梯形体上的标准棋盘格标定，获得梯形体上的标准棋盘格的RGB图像作为定标数据；高光谱相机利用梯形体上的标准棋盘格标定，获得梯形体上的标准棋盘格的高光谱数据作为定标数据；多光谱相机利用梯形体上的标准棋盘格标定，获得梯形体上的标准棋盘格的多光谱数据作为定标数据；深度传感器，例如，kinect利用梯形体的结构标定，获得梯形体的三维点云及近红外数据作为定标数据；小型激光雷达利用梯形体的结构标定，获得梯形体的三维点云数据作为定标数据；另外通过高度调节机构对标定机构的高度进行调节，或者调节标定机构的位置及朝向，第二传感器组件可以获得多对定标数据作为对照，提高定标数据的可靠性。相邻的两个第二传感器组件通过各自获取的定标数据获取第二转换矩阵，第二转换矩阵可以将两者后续采集的植物表型数据进行转换，后期对采集的数据拼接融合后，即可得到植物表型的3D图像和3D数据。
由以上实施例可以看出，本发明提供的植物表型采集装置，便携、可组合性强，可挂载传感器类型丰富，自动化程度高，成本低，装置结构简单，设计合理，关键部件成本低，因此有较强的推广应用价值。
由以上实施例可以看出，本发明提供的植物表型采集方法，通过自动获取植物不同侧面的表型数据，可采集3D表型数据，而不仅仅是二维数据；且效率高，能快速完成对一个样本的采集；在采集过程中避免了植物的晃动，数据获取的精度高；立式的标定机构，适应了不同类型的传感器的标定方法。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种植物表型采集装置，其特征在于，包括：旋转机构和第一传感器组件；
所述旋转机构包括旋转台、至少一个转翼、立柱和支撑底板；
所述旋转台包括外圈和内圈，所述内圈竖直设置在所述支撑底板上，所述内圈的底部与所述支撑底板的上表面连接，所述外圈可旋转地套设在所述内圈外，待采集的植物放置在所述内圈内；
所述转翼与所述外圈的侧壁相连，所述外圈旋转带动所述转翼旋转；
所述立柱竖直安装在所述转翼上；
所述第一传感器组件安装在所述立柱上。
2.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，所述转翼上设有至少一个调节孔，所述调节孔在所述转翼上沿远离所述外圈的方向依次排列，所述立柱安装在所述调节孔内。
3.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，所述转翼的数量为2个或2个以上，所述转翼绕所述外圈的中心等间距布置。
4.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，还包括控制操作台；
所述控制操作台与所述第一传感器组件连接，用于控制所述第一传感器组件的开启，以及接收并存储所述第一传感器组件采集的数据。
5.根据权利要求4所述的植物表型采集装置，其特征在于，还包括传动导轨和动力机构；
所述支撑底板的下表面与所述传动导轨上的滑块相连；所述动力机构与所述滑块连接；
所述控制操作台与所述动力机构连接，用于控制所述动力机构驱动所述滑块运动；和/或，所述传动导轨的底部的四个角处均设置有调平机构，所述调平机构用于对所述传动导轨进行调平。
6.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，还包括标定机构；
所述标定机构为梯形体，且所述梯形体的底面为正方形，且所述梯形体的高和所述底面的边长相等，且所述梯形体的前侧面为直角梯形，且所述梯形体的左侧面为倾斜面；
所述前侧面和所述左侧面上均设有等比例缩放的标准棋盘格；和/或，所述标定机构的底面设有高度调节机构，所述高度调节机构用于调节所述标定机构的高度。
7.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，还包括保护箱；所述保护箱包括立架、外罩、门体和支撑架；
所述立架构成所述保护箱的架体，所述外罩罩在所述架体外，所述门体设在所述架体的前侧，所述支撑架设在所述架体的左侧、右侧和/或后侧；
所述支撑架上设有安装位，用于安装第二传感器组件；
所述旋转机构和所述第一传感器组件放置在所述架体内。
8.根据权利要求1-7任一项所述的植物表型采集装置，其特征在于，所述第一传感器组件包括RGB相机、高光谱相机、多光谱相机、深度传感器和小型激光雷达的一种或多种。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的植物表型采集装置的植物表型采集方法，其特征在于，包括：
S10，将待采集的植物放在旋转台的内圈内，驱动外圈旋转；且在所述外圈的旋转过程中每隔预设角度第一传感器组件采集一组数据；
S20，根据所述第一传感器组件采集得到的多组数据，获取植物表型。
10.根据权利要求9所述的植物表型采集方法，其特征在于，在步骤S10之前，还包括：
将标定机构放置在旋转台中间，驱动所述外圈旋转；在所述外圈的旋转过程中每隔预设角度，第一传感器组件采集一组定标数据；
根据所述第一传感器组件采集到的至少两组定标数据获取第一转换矩阵；
其中，第一传感器组件包括RGB相机、高光谱相机、多光谱相机、深度传感器和小型激光雷达的一种或多种。
11.根据权利要求10所述的植物表型采集方法，其特征在于，步骤所述S20具体包括：
根据所述第一转换矩阵对所述第一传感器组件采集的每组数据均进行转换，得到多组转换数据；
根据多组所述转换数据得到植物表型。
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