CN110031465B - 一种植物根系原位观测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物根系原位观测系统，包括主机、透明培养基栽培系统、旋转平台和图像获取装置，所述透明培养基栽培系统设置在所述旋转平台上，并跟随所述旋转平台一起旋转，所述图像获取装置正对所述透明培养基栽培系统设置，所述图像获取装置与所述主机电连接。本发明提供的植物根系原位观测系统，通过设置旋转平台及图像获取装置，需要对透明培养基栽培系统中的植物根系进行观测时旋转平台带动植物旋转，图像获取装置拍摄图像后传送到主机，主机上的图像软件获取根系数据，大大降低了图像采集时间，而且采集的图像分辨率更高，图像采集更加高效，同时成本比三维镭射成像与根室观测大大降低，也实现了对根系的360度观测，且操作简单方便。

Description

一种植物根系原位观测系统
技术领域
本发明涉及根系观测技术领域，更具体地说，涉及一种植物根系原位观测系统。
背景技术
根系作为植物生长所必须的器官，对于植株的养分吸收与锚定土壤有着非常重要的作用。由于地下的不可见性，对于植物的观测，目前多集中在地上部的性状而缺乏对地下部的观测，而对于根系的观测，传统的观测手段多为破坏性的挖掘观测，或是代价昂贵的大型根室，以及同样造价不菲的微根管与根管扫描仪，不仅价格高，而且精度低。
近年来，随着科学水平的发展，出现了一些原位观测系统，不过这些系统虽然可以提供原位观测，但是仅能观测若干植株的部分根系，而非一株植物的整个根系的原位监测，存在根系合成和识别等问题，精度也大部分只能观测到0.2mm以上的粗根。另外，目前的根系监测系统操作都较为不方便，耗时较多，且仪器成本较高。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种植物根系原位观测系统，能够对植物根系进行原位360度观测，同时操作方便，降低图像采集时间，提高图像精度，节约成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种植物根系原位观测系统，包括主机、透明培养基栽培系统、旋转平台和图像获取装置，所述透明培养基栽培系统设置在所述旋转平台上，并跟随所述旋转平台一起旋转，所述图像获取装置正对所述透明培养基栽培系统设置，所述图像获取装置与所述主机电连接。
优选地，所述旋转平台包括安装箱、电机、旋转装置、用于放置所述透明培养基栽培系统的旋转跟随装置、支撑底盘和轴承，所述电机及所述旋转装置均设于所述安装箱内，且所述电机的输出轴连接所述旋转装置，所述支撑底盘的下端固定，上端连接所述轴承的内圈，所述轴承的外圈连接所述旋转跟随装置，所述旋转装置与所述旋转跟随装置相对应设置，且通过磁力连接。
优选地，所述图像获取装置包括LED打光板和相机，所述LED打光板与所述相机相对设置，且所述透明培养基栽培系统位于所述LED打光板与所述相机之间。
优选地，所述透明培养基栽培系统包括透明容器，所述透明容器的顶部封闭有透气膜，所述透明容器的内部设有透明凝胶培养基。
优选地，包括透明水箱，所述透明培养基栽培系统设于所述透明水箱内。
优选地，所述安装箱内设有用于安装电子器件的安装板，且所述安装板将所述安装箱分隔成控制部和电气部。
优选地，所述相机为高精度数码相机。
本发明的有益效果是：通过设置旋转平台，并将透明培养基栽培系统设置在旋转平台上跟随旋转平台一起旋转，同时对应透明培养基栽培系统设置图像获取装置，需要对透明培养基栽培系统中的植物根系进行观测时旋转平台带动植物旋转，图像获取装置拍摄图像后传送到主机，主机上的图像软件获取根系数据，大大降低了图像采集时间，而且采集的图像分辨率更高，图像采集更加高效，同时成本比三维镭射成像与根室观测大大降低，也实现了对根系的360度观测。本发明操作简单，使用效果好，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的植物根系原位观测系统的结构示意图。
图2为本发明的植物根系原位观测系统的旋转平台的结构示意图。
图3为本发明的植物根系原位观测系统的透明培养基栽培系统结构示意图。
其中：1-主机，2-透明培养基栽培系统，21-透明容器，22-透气膜，23-透明凝胶培养基，3-旋转平台，31-安装箱，311-控制部，312-电气部，32-电机，33-旋转装置，34-旋转跟随装置，35-支撑底盘，36-轴承，4-图像获取装置，41-LED打光板，42-相机，5-透明水箱，6-安装板。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1，本实施例的一种植物根系原位观测系统，包括主机1、透明培养基栽培系统2、旋转平台3和图像获取装置4，所述透明培养基栽培系统2设置在所述旋转平台3上，并跟随所述旋转平台3一起旋转，所述图像获取装置4正对所述透明培养基栽培系统2设置，所述图像获取装置4与所述主机1电连接。
基于上述技术特征的植物根系原位观测系统，通过设置旋转平台3，并将透明培养基栽培系统2设置在旋转平台3上跟随旋转平台3一起旋转，同时对应透明培养基栽培系统2设置图像获取装置4，需要对透明培养基栽培系统2中的植物根系进行观测时旋转平台3带动植物旋转，图像获取装置4拍摄图像后传送到主机1，主机1上的图像软件获取根系数据，大大降低了图像采集时间，可应用于大批量样品采集，而且采集的图像分辨率更高，图像采集更加高效，同时成本比三维镭射成像与根室观测大大降低，也实现了对根系的360度观测。本发明操作简单，使用效果好，易于推广使用。
请参阅附图2，本实施例中，所述旋转平台3包括安装箱31、电机32、旋转装置33、用于放置所述透明培养基栽培系统2的旋转跟随装置34、支撑底盘35和轴承36，所述电机32及所述旋转装置33均设于所述安装箱31内，且所述电机32的输出轴连接所述旋转装置33，所述支撑底盘35的下端固定，上端连接所述轴承36的内圈，所述轴承36的外圈连接所述旋转跟随装置34，所述旋转装置33与所述旋转跟随装置34相对应设置，且通过磁力连接。观测时先将所述透明培养基栽培系统2放置在所述旋转跟随装置34上，然后启动所述电机32，所述电机32带动所述旋转装置33旋转。由于所述旋转装置33与所述跟随旋转装置34通过磁力连接，所以在所述旋转装置33旋转后将带动所述旋转跟随装置34旋转，实现了所述透明培养基栽培系统2的旋转，从而保证了所述图像获取装置4在原位可以实现对所述透明培养基栽培系统2内的植物的根系进行360度的拍照观测。
其中，所述旋转装置33与所述旋转跟随装置34通过磁力连接时可以使用永磁铁或电磁铁，设置时需在所述旋转装置33与所述旋转跟随装置34上分别正负极相对设置，保证所述旋转装置33与所述旋转跟随装置34之间连接的可靠性。
另外，由于需要安装一些电器设备，为了保证整个系统的美观性，同时避免电器设备与所述旋转平台3之间产生干扰，所述安装箱31内设有用于安装电子器件的安装板6，且所述安装板6将所述安装箱31分隔成控制部311和电气部312。
本实施例中，所述图像获取装置4包括LED打光板41和相机42，所述相机42优选高精度数码相机，采用高精度数码相机采集图片不仅可以大大降低图像采集时间，使得可以应用于大批量样品采集，也能保证图像采集的分辨率及图像采集的高效性。所述LED打光板41与所述相机42相对设置，且所述透明培养基栽培系统2位于所述LED打光板41与所述相机42之间。通过设置所述LED打光板41，可以为所述观测系统提供足够的光源，保证所述相机42对植物根系拍照的清晰度，提高了采集的图像的分辨率，从而提高了观测效果，也保证了图像采集的高效性。
另外，为避免反光，更加提高图像采集精度，所述植物根系原位观测系统还设有透明水箱5，所述透明培养基栽培系统2设于所述透明水箱5内。同时，本实施例中，所述旋转跟随装置34、支撑底盘35和轴承36均设于所述透明水箱5的内部，且所述支撑底盘35的下端固定在所述透明水箱5的底端。使用时先将所述透明水箱5内加入纯水，然后在将所述透明培养基栽培系统2放置在所述支撑底盘35上的旋转跟随装置34上旋转拍照，由于水的作用，避免了所述透明培养基栽培系统2的反光，进一步提高了拍照的清晰度，提高了图像的分辨率。
请参阅附图3，本实施例中，所述透明培养基栽培系统2包括透明容器21，所述透明容器21的顶部封闭有透气膜22，所述透明容器21的内部设有透明凝胶培养基23。所述透气膜22在前期需密封，从而形成相对无菌的环境，同时所述透气膜22也能保证正常的气体交换；而当栽培的植物高度超出所述透气膜22时可以所述透气膜22上剪取一个小洞以避免植株地上部生长受阻。所述透明凝胶培养基23为1/2改良hoagland营养液+2‰Phytagel植物凝胶，同时，所述透明凝胶培养基23的高度应低于所述透明水箱5内水的高度1-2厘米。
另外，本实施例的所述植物根系原位观测系统在工作时所述旋转平台3的技术参数为：旋转角度精度：0.2°；最大旋转速度：30°/s，由所述主机1设置；旋转间隔时间参数默认9度，由所述主机1设置参数，最小可达到1度；所述旋转装置33由一次转动停止到下一次转动开始的时间间隔默认5秒，可以1—20秒之间调节。
采用以上参数的所述原位观测系统采集一株植物根系的图像只需1分钟左右，比激光，CT(30分钟以上)等采集系统大大降低了采集时间，可应用于大批量样品采集。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种植物根系原位观测系统，其特征在于：包括主机、透明水箱、透明培养基栽培系统、旋转平台和图像获取装置，所述透明培养基栽培系统设置在所述旋转平台上，并跟随所述旋转平台一起旋转，所述图像获取装置正对所述透明培养基栽培系统设置，所述图像获取装置与所述主机电连接；所述旋转平台包括安装箱、电机、旋转装置、用于放置所述透明培养基栽培系统的旋转跟随装置、支撑底盘和轴承，所述电机及所述旋转装置均设于所述安装箱内，且所述电机的输出轴连接所述旋转装置，所述支撑底盘的下端固定，上端连接所述轴承的内圈，所述轴承的外圈连接所述旋转跟随装置，所述旋转装置与所述旋转跟随装置相对应设置，且通过磁力连接；在所述旋转装置与所述旋转跟随装置上分别正负极相对设置永磁铁或电磁铁；
其中，所述透明培养基栽培系统设于所述透明水箱内，使用时先将所述透明水箱内加入纯水，然后在将所述透明培养基栽培系统放置在所述支撑底盘上的旋转跟随装置上旋转拍照；所述透明培养基栽培系统包括透明容器，所述透明容器的顶部封闭有透气膜，所述透明容器的内部设有透明凝胶培养基；所述透明凝胶培养基为1/2改良hoagland营养液+2‰Phytagel植物凝胶；所述透明凝胶培养基的高度低于所述透明水箱内水的高度1-2厘米；
所述图像获取装置包括LED打光板和相机，所述LED打光板与所述相机相对设置，且所述透明培养基栽培系统位于所述LED打光板与所述相机之间；所述相机为高精度数码相机。
2.如权利要求1所述的植物根系原位观测系统，其特征在于：所述安装箱内设有用于安装电子器件的安装板，且所述安装板将所述安装箱分隔成控制部和电气部。
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