CN110375158A - 一种植物表型信息采集云台、采集装置及采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物表型信息采集云台、采集装置及采集方法,属于植物表型信息采集设备领域。本发明的植物表型信息采集云台,在底座上设置遮光帘以及能够驱动该遮光帘帘布升降的驱动件,使用采集云台对植物信息进行采集时,帘布降下后能够遮盖住待采集的植物并形成暗箱环境,使得采集云台能够适应处于不同外界环境下植物表型信息的采集。本发明的采集装置,能够对处于不同生长时期或外界环境下的植物进行表型信息采集,采集效率较高。本发明的采集方法,采集的效率较高,所采集的信息准确度较高。

Description

一种植物表型信息采集云台、采集装置及采集方法
技术领域
本发明涉及植物表型信息采集设备技术领域,更具体地说,涉及一种植物表型信息采集云台、采集装置及采集方法。
背景技术
植物表型是指能够反映植物结构和组成的,或能反映植物生长发育过程和结果的,由基因型与环境互作用产生的部分或全部可辨识的植物物理、生理和生化特征及性状。植物表型的分析有助于植物基因的改良和育种工作。由于传统的植物表型分析大多通过手工方式测量植物的表型性状参数,存在着规模小、效率低、误差大、适用性弱、破坏性强等的问题,已经成为制约植物表型研究发展的瓶颈,缺乏详尽的表型性状参数,将无法深刻理解基因组和环境因素对植物表型的复杂作用。
依据所使用的工作环境,表型平台可分为室内固定平台和室外移动平台。室内固定平台具有精度高、重复性强、不受外界干扰等优点。由于室内环境要比室外环境简单,室内栽培的植物,即在温室中栽培的植物排列更有序,温度、湿度、光照等环境可控,因此温室植物的表型检测更易实现。目前温室栽培植物表型测量装置主要以传送植物到固定检测区域进行测量,例如建立传送带、履带等传送装置,植物种植在花盆中,由传送带搭载植物进行移动,将植物运送至固定的检测区域。
如发明创造名称为一种往复传送式植物成像装置的中国专利文件(申请号为2014205153598),该申请案的植物成像装置包括CCD相机和控制器;CCD相机安装在一暗箱箱体的顶部,暗箱箱体顶部内侧为匀光板,匀光板上均匀安装有若干补光灯;暗箱箱体的其中之一的侧壁上开有上下移动的活动门:CCD相机、带有活动门的暗箱箱体、匀光板和补光灯组成成像暗房;一水平的传送机构自活动门内侧进入到暗箱箱体内部;活动门的动力组件与电源、控制器电性连接;CCD相机、传送机构与控制器电性连接。
但采用上述方案进行植物信息采集时整体效率很低,且只能将待测的植物栽种在花盆中,测量过程中需要搬运花盆时可能会对植物造成损害。
室外移动平台采用植物固定不动,而传感器移动的方式对植物进行表型测量,能够将对植物的影响降到最低,由于是非接触式测量,同时不要求植物在花盆中进行栽培,即植物可以直接在地面土壤中栽培,且不需要进行单株植物的搬送,因此该采集方式对植物的影响较小。
如发明创造名称为面向植物表型的移动式近感系统及数据获取方法(申请号为:201810579240X),该申请案的数据采集平台包括两个二维激光雷达、安装框架、深度成像传感器、控制单元和便携电源;其中,安装框架固定在移动平台上;在安装框架上安装二维激光雷达和深度成像传感器;便携电源向二维激光雷达和深度成像传感器进行供电;两个二维激光雷达分别安装在安装框架两端设置的与垂直面成固定夹角的倾斜面上,交叉向下扫描获取二维剖面数据;深度成像传感器安装在安装框架的中心;激光雷达和深度成像传感器通过线缆与控制单元连接并受控制单元控制。
但对于不同种类或处于不同生长时期的植物进行表型信息采集时,外界环境会有所不同,具体包括光环境、风向、风速等因素,因而采用上述方案采集的植物表型信息时外界环境的干扰较大,会影响所采集的叶片颜色、叶绿素含量、植株形态结构等表型信息,导致提取的信息准确度不高。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中外界环境对植物表型信息采集影响较大的不足,提供一种植物表型信息采集云台。本方案通过遮光帘形成暗箱环境,从而避免了外界环境对植物表型信息的影响,信息采集的准确度更高。本发明的另一个目的在于提供一种植物表型信息采集装置,能够对栽种区内的多棵植物进行表型信息采集,采集效率较高。本发明的植物表型信息采集方法,可实现自动化定位,采集的效率较高,所采集的信息准确度较高。
2.技术方案
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
本发明的一种植物表型信息采集云台,包括底座,以及设置在底座上的旋转机构,所述旋转机构上设置有信息采集单元,所述旋转机构用于驱动信息采集单元围绕所述底座的中心线转动;所述底座的四周设置有遮光帘,所述遮光帘的帘布由驱动件驱动升降,所述帘布降下后遮盖住植物并形成暗箱环境,使得采集云台能够适应处于不同外界环境下植物的表型信息的测量,所采集的表型信息准确度较高。
进一步地,所述遮光帘包括横向遮光帘和纵向遮光帘;所述纵向遮光帘的安装座设置在所述底座上,所述横向遮光帘的安装座与底座滑动连接,通过改变安装座的位置来调节遮光帘形成的暗箱大小。
进一步地,所述底座上沿纵向设置有滑轨,所述横向遮光帘安装座的两端与所述滑轨配合实现滑动。
进一步地,所述滑轨上设置有限位块,所述限位块用于限制所述横向遮光帘向外的最大滑动距离。
进一步地,所述底座上设置有顶帘,所述顶帘的帘布与横向遮光帘的安装座连接,用于遮盖横向遮光帘的安装座与所述底座之间的间隙,防止漏光。
进一步地,所述旋转机构包括旋转盘,所述底座上设置有旋转盘驱动件,所述旋转盘驱动件用于驱动所述旋转盘转动。
进一步地,所述旋转盘上设置有安装杆,所述安装杆垂直于所述旋转盘盘面,并在所述安装杆上滑动连接所述信息采集单元。
一种植物表型信息采集装置,包括上述的采集云台,以及安装架,所述采集云台滑动设置在所述安装架上;所述安装架的两侧均设置有升降机构和调节机构,所述升降机构用于调整所述采集云台高度,所述调节机构用于微调所述采集云台高度。
一种植物表型信息采集方法,利用上述的采集装置对植物表型信息进行采集,包括以下步骤:
步骤一、调节采集云台的高度;
步骤二、采集装置匀速移动,同时安装架上的超声波传感器对植物的位置信息、高度信息和冠幅信息进行采集;
步骤三、根据步骤二中所采集的信息对采集云台进行定位,并调整信息采集单元的高度和横向遮光帘安装座的位置;
步骤四、遮光帘的帘布下降并遮盖住植物以形成暗箱环境,旋转机构驱动信息采集单元转动,同时信息采集单元完成植物表型信息的采集;
步骤五、植物表型信息采集完成后,遮光帘的帘布提升;
步骤六、重复步骤二至步骤五,对栽种区内的植物逐个进行表型信息采集。
进一步地,所述步骤三中对采集云台进行定位时,是根据植物的位置信息以及采集装置的速度计算出行走时间,使采集云台停在植物的上方而实现定位。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:
(1)本发明的采集云台,在底座上设置遮光帘以及能够驱动该遮光帘帘布升降的驱动件,使用采集云台对植物信息进行采集时,帘布降下后能够遮盖住待采集的植物并形成暗箱环境,使得采集云台能够适应处于不同外界环境下植物表型信息的采集,所采集的表型信息准确度较高。
(2)本发明中采集云台的底座上设置有滑轨,位于底座前后两侧的横向遮光帘的固定座与该滑轨配合,使得横向遮光帘能够纵向滑动,从而使得遮光帘的帘布下降时不会损坏植物的叶、茎,进而使得采集云台能够适用于不同冠幅植物表型信息的采集;底座上设置的顶帘能够连接底座与横向遮光帘的固定座,使得遮光帘的固定座在调整位置后,云台的顶部不会漏光,从而确保了植物表型信息的采集质量。
(3)本发明的采集装置,包括采集云台,以及控制采集云台在空间内移动的固定架、升降机构、调节机构;其中,升降机构用于调整采集云台的高度,调节机构用于微调采集云台的高度。使用升降机构和调节机构实现对平台高度调整和微调,相比较于传统的剪式升降装置,该结构较为简单,能够降低平台整体重量,同时相比较于矩形结构,该结构更具稳定性,在移动过程中能够减少晃动带来的影响,本发明的采集装置能够满足不同高度的植物和植物生长周期内不同高度的监测,更具灵活性。
(4)本发明的采集方法,利用采集云台对植物逐个进行表型信息的采集,采集时通过降下遮光帘的帘布并遮盖住待采集的植物以形成暗箱环境,消除了外界环境干扰,适用于处于不同外界环境下植物表型信息的采集,所采集的表型信息更加准确。
附图说明
图1为本发明的植物表型信息采集云台结构示意图;
图2为本发明中旋转盘的结构示意图;
图3为本发明中旋转盘的驱动方式示意图;
图4为本发明中信息采集单元位置示意图;
图5为本发明中遮光帘分布方式示意图;
图6为本发明中滑轨位置示意图;
图7为本发明中顶帘的结构示意图;
图8为本发明中LED光源位置示意图;
图9为本发明的采集装置机构示意图;
图10为本发明中升降杆结构示意图;
图11为本发明的采集云台高度调节原理示意图;
图12为本发明的采集方法流程示意图。
示意图中的标号说明:100、采集云台;110、底座;111、滑轨;112、滑块驱动件;113、RGB相机;114、热红外传感器;115、LED光源;116、滑块;117、圆形导轨;120、旋转机构;121、安装杆;122、旋转盘;123、连接板;124、旋转盘驱动件;125、滚轮;131、横向遮光帘;132、纵向遮光帘;140、顶帘;150、顶罩;
200、安装架;210、滑动杆;220、滑动台;300、调节机构;310、丝杠;320、驱动轮组件;330、螺母;340、运行轨道;400、升降机构;410、升降杆;411、支撑座;412、伸缩件;500、超声波传感器。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容,结合附图和实施例对本发明作详细描述。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
结合图1,本实施例的植物表型信息采集云台包括底座110、旋转机构120和信息采集单元,旋转机构120设置在底座110上,信息采集单元设置在旋转机构120上,该旋转机构120能够驱使信息采集单元围绕底座110的中心线转动,从而使得信息采集单元能够围绕采集云台100下方的植物旋转一圈,并完成对植物表型信息的采集。底座110的四周还设置有一圈遮光帘,该遮光帘的帘布由驱动件驱动降下后,遮盖住植物并形成暗箱环境,能够降低外界环境对植物表型信息采集的干扰,从而使本实施例的采集云台能够适应于不同外界环境下植物表型信息的采集。
具体的,本实施例的底座110的具体形状没有限制,可以是正四边形、正六边形或是圆形,也可以是不规则的多边形,本实施可采用四边形结构。
旋转机构120具体可以包括旋转驱动件,该旋转驱动件可以设置在底座110的下侧面上,旋转驱动件可以是电机,例如步进电机或伺服电机。旋转驱动件的运动端上设置有用于安装信息采集单元的安装件,安装件的中心线可以和底座110的中心线重合,并将信息采集单元设置在偏离底座110中心线的位置处,旋转机构120带动信息采集单元围绕底座110的中心线转动。该安装件可以是圆盘,或是安装板。本实施例中的旋转机构120也可以是相关领域中常用的旋转机构,例如申请号为2018100046802的中国专利文件中披露的旋转机构。
作为另一种实施方式,参照图2和图3,旋转机构120的安装件可以是旋转盘122,该旋转盘122设置在底座110的下侧面,且由设置在底座110上的旋转盘驱动件124驱动旋转,驱动件可以是电机,如伺服电机或步进电机。旋转盘122和旋转盘驱动件124之间也可以通过蜗轮蜗杆的方式进行传动。旋转盘122上固定设置有连接板123,该连接板123的长度可以大于旋转盘122的直径,连接板123的两侧设置有安装杆121,该安装杆121可以垂直于旋转盘122的盘面设置,同时可以在安装杆121上滑动设置信息采集单元,例如在安装杆121上设置滑动块,并将信息采集单元设置在滑动块上,从而实现信息采集单元相对于安装杆121的滑动。
此外,也可以将旋转盘122设置在底座110的上方,并通过底座110支撑旋转机构120的方式增强采集云台100的稳定性。具体的,可以在底座110上设置圆形导轨117,在连接板123的两端设置滚轮125,通过滚轮125与圆形导轨117的配合实现旋转盘122相对于底座110的转动。同时,在底座110上圆形导轨117所围成的区域内开设安装口,安装杆121的一端穿过该安装口并与位于底座110上方的连接板123连接,安装杆121的另一端位于底座110下方;底座110的上侧面还设置有顶罩150,该灯罩150能够遮盖住安装口,从而确保遮光帘帘布降下时能够形成暗箱环境。
参照图4,信息采集单元具体可以包括RGB相机113和热红外传感器114,也可以是两者中的一种。由于采集云台100的位置高于待采集的植物,因而RGB相机113和热红外传感器114一般向下方倾斜,并朝向待采集的植物设置。
遮光帘具体可以包括安装座和帘布。遮光帘的安装座可以设置在底座110上,遮光帘的帘布由驱动件驱动升降。
安装座上具体可以设置有转轴,帘布的一端连接该转轴上,转轴由驱动件驱动,能够将帘布卷起或放下,从而实现帘布的升降,驱动件可以设置底上,驱动件可以是电机,具体可以是步进电机或伺服电机。此外,遮光帘也可以是相关领域中常用的电动卷帘,该电动卷帘自身包括了用于驱动其帘布升降的驱动件,例如管状电机。
作为本实施例的进一步优化,遮光帘的安装座与底座110之间可以是滑动连接,从而能够通过调整遮光帘的位置来调整遮光帘形成的暗箱大小。参照5和图6,具体的,遮光帘具体可以包括横向遮光帘131和纵向遮光帘132,横向遮光帘131设置在底座110的前后两侧,纵向遮光帘132设置在底座110的左右两侧,横向遮光帘131和纵向遮光帘132相互垂直;底座110上沿纵向设置有滑轨111,横向遮光帘131安装座的两端与滑轨111配合实现横向遮光帘131沿底座110的纵向移动,具体可以在横向遮光帘131安装座的两端设置滑块116,该滑块116由位于底座110上的滑块驱动件112驱动移动。此外,纵向遮光帘132的帘布宽度应当大于或等于底座前后两侧的横向遮光帘131向外的最大滑动距离,即横向遮光帘131的安装座总是在纵向遮光帘132帘布对应的宽度范围内滑动,当遮光帘的帘布降下后,横向遮光帘131和纵向遮光帘132的帘布总能够围成封闭的区域。
更近一步地,参照图7,底座110上设置有用于遮盖横向遮光帘131安装座与底座110之间间隙的顶帘140。具体的,该顶帘140的安装座设置在底座110上,顶帘140的安装座上包括转轴和复位机构,顶帘140帘布的固定端与顶帘140的转轴连接,顶帘140帘布的自由端能够相对于安装座伸缩,顶帘140的复位机构能够使其帘布缩回并卷绕在转轴上。顶帘140帘布的自由端与横向遮光帘131的安装连接,当横向遮光帘131安装座向外移动时,横向遮光帘131安装座能够拉伸顶帘140帘布,从而保证横向遮光帘131安装座移动时采集云台100的顶部始终为封闭结构;当横向遮光帘131安装座向内移动时,顶帘140的复位机构能够将顶帘140帘布收回,从而避免顶帘140帘布的中部下垂而造成漏光。此外,顶帘140也可以是相关领域常用的电动卷帘。
更进一步地,滑轨111上设置有限位块,该限位块可以位于滑轨111向外延伸的末端,当横向遮光帘131安装座向外移动时,该限位块能够限制横向遮光帘131向外的最大滑动距离。
作为本实施例的进一步优化,为了达到更好的遮光效果,采集云台100的内部均使用黑色植绒布覆盖。黑色植绒布有较好的光线吸收作用,由于植绒布表面发生漫反射,同时黑色能够吸收所有颜色的光,因此选用黑色植绒布能够尽量减小反射光带来的影响,提高植物表型信息采集的质量。采集云台100的内部具体包括底座110的下侧面、遮光帘帘布的内侧面以及顶帘140的下侧面。
此外,底座110的下侧面设置有LED光源115,该LED光源115用于形成进行表型信息采集时所需要的光环境。具体的,参照图8,LED光源115可以设置在安装口的四周。
利用本实施例的采集云台100进行植物表型信息采集时,采集云台100可以搭载在不同的移动装置上,并通过所依附的移动装置进行移动。具体的,采集云台100可以设置在悬轨上,该悬轨搭建在植物栽种区的上方,采集云台100能够在悬轨上移动并对栽种区域内的不同植物进行表型信息采集,例如申请号为2018100046802的中国专利文件中披露的悬轨式结构。也可以将本实施例的采集云台100设置在移动车上,由移动车搭载采集云台100完成不同植物的表型信息采集,例如申请号为201810579240X的中国专利文件中披露的移动车。
此外,本实施例还提供了一种植物表型信息采集装置,该采集装置搭载了上述的采集云台100,用于对栽种区内的不同植物进行表型信息采集。具体的,参照图9,该采集装置具体包括安装架200和驱动机构,采集云台100滑动设置在安装架200上,驱动机构设置在安装架200的两侧。通过驱动机构驱使安装架200移动,并通过采集云台100在安装架200上滑动,实现本实施例的采集装置对栽种区不同植物的表型信息进行采集。
具体地,安装架200可以包括2个横向设置的滑动杆210,以及连接滑动杆210的连接杆,2个滑动杆210之间设置有滑动台220,在滑动台220上设置采集云台100;该滑动台220的两侧设置有滑轮,滑轮与滑动杆210配合实现滑动台220在安装架200上的滑动,从而带动采集云台100滑动。
参照图10,驱动机构包括多个驱动轮组件320,驱动轮组件320设置在安装架200的不同侧。具体可以在安装架200两侧各设置2个驱动轮组件320,并通过安装架200两侧的驱动轮组件320相互配合实现安装架200的移动。驱动轮组件320具体的个数以及设置方式没有具体要求,只要能实现安装架200的移动即可。此外,可以在地面上设置运行轨道340,驱动轮组件320的驱动轮能够与该运行轨道340配合,使得采集装置能够沿着运行轨道340的方向运动。
作为进一步地优化,安装架200的两侧均设置有调节机构300和升降机构400,升降机构400用于调整安装架200的高度,从而调整安装架200上采集云台100的高度,调节机构300用于微调安装架200的高度,从而使得采集装置能够适应处于不同生长时期的植物表型信息采集的需求。
参照图10,调节机构300可以包括丝杠310,该丝杠310包括2段螺纹相反的螺杆,2段螺杆上对应设置有螺母330,螺杆上设置有限位凸起,能够限制螺母330向内的最大移动距离;升降机构400可以包括2个对称设置的升降杆410,升降杆410具体可以包括支撑座411和伸缩件412,支撑座411铰接设置在螺母330上,伸缩件412设置在支撑座411上,并通过升降驱动机构驱动其伸缩,伸缩件412的运动端与安装架200铰接,从而将安装架200与调节机构300连接,并支撑安装架200。
参照图11,本实施例采集装置的安装架200、调节机构300和升降机构400之间配合形成了梯形结构。一方面该结构比矩形结构更具稳定性,能够避免采集云台在采集过程中出现晃动而影响信息采集的精度;另一方面该结构比三角形更具灵活性。
利用调节机构300对采集云台100的高度进行小范围调节时,即微调时,通过固定梯形顶部的长度d,铰接在A点和B点处的升降杆410只能进行旋转而不能进行滑动,利用梯形底部结构的丝杠螺母副的配合,通过移动梯形结构的侧边来调整D的距离,进而控制整个平台高度H,以达到微调平台整体高度的目的,使得本实施例的采集装置能够适应植物在生长过程中的高度变化。
利用升降机构400对采集云台100的高度进行大范围调节时,可以是先通过丝杠310和螺母330的配合,使得内升降机构400的2个升降杆410相向转动,当螺母330受到限位凸起的阻挡而不能继续滑动时,升降杆410与丝杠310之间相互垂直,此时通过升降驱动机构驱动伸缩件412的运动端相对于支撑座411伸缩,从而实现对采集云台100高度的大范围调节。
作为进一步地优化,安装架200上还设置有超声波传感器500。参照图11,该超声波传感器500具体可以设置在采集云台100的前侧,即图中安装架200的左侧,当采集装置移动并对植物的表型信息进行采集时,超声波传感器500总是优先于采集云台100通过待采集的植物的上方。当超声波传感器500经过待采集的植物时,能够对植物的位置信息、冠幅信息、高度信息进行采集,并通过上述信息控制采集系统对植物的表型信息进行采集。
具体的,利用采集装置对栽种区域内的多个植物逐个进行表型信息采集的具体方法为:
步骤一、根据栽种区内待采集植物的整体高度调节采集云台100的高度。当需要大幅度调整时,利用升降机构400调整安装架200的高度,从而调整安装架200上采集云台100的高度;当需要对采集云台100的高度进行微调时,利用调节机构300调整安装架200的高度。
步骤二、采集云台100移动至安装架200的一端,然后采集装置移动至待采集的植物处。移动过程中,超声波传感器500对植物的位置信息、高度信息和冠幅信息进行采集。
步骤三、根据步骤二所获得的植物位置信息对采集云台100进行定位,参照图11,利用采集装置的速度v和超声波传感器到采集云台的距离d计算出行走时间t,具体可按t=d/v计算。然后,经过t时间后,驱动机构停止运动,使植物表型检测平台处于待检测植物上方;根据植物冠幅信息调节横向遮光帘131安装座的位置,即调节遮光帘所形成的暗箱大小,使得采集云台100前后两侧的横向遮光帘131安装座之间的距离大于植物的冠幅,从而使得遮光帘的帘布在下降的过程中不会接触到植物的茎、叶,进而确保植物表型信息采集的准确度。
步骤四、遮光帘的帘布降下,并根据步骤二中所获得的植物高度信息控制帘布下降的高度,使得遮光帘的帘布能够遮盖住植物,且帘布的底端正好与地面接触。此时帘布、底座和地面之间形成暗箱环境,将待测的植物从外界隔离,消除外界环境的干扰,能够提高表型信息采集的准确度。之后,旋转机构120驱动信息采集单元转动,同时信息采集单元完成植物表型信息的采集。其中,RGB相机113能够获取植物的一组图像序列,结合多视角图像重建的方法获取植物的三维结构并提取主要器官尺度的表型参数;热红外传感器114通过获取植物的多角度热红外图像,分析植物的叶片水分和冠层温度。
步骤五、植物表型信息采集完成后,遮光帘的帘布提升。
步骤六、重复步骤二至步骤五,使得采集装置对下一株待采集的植物进行采集。当采集装置移动至植物栽种区域的边缘时,即采集装置完成单排植物的表型信息采集后,采集装置停止移动,采集平台向安装架200的另一端移动,然后采集装置往回移动,从而实现对栽种区内待采集植物逐个进行表型信息采集。
本发明的植物信息采集方法通过遮光帘罩住植物的方式形成暗箱环境,消除了外界环境对于植物表型信息采集质量的影响,使得本发明的采集方法能够适用于处于不同外界环境的植物的表型信息采集。同时,采用植物固定不动而采集装置移动的方式,能够降低对植物的影响。具体的,由于是非接触式测量,同时不要求植物在花盆中进行栽培,即植物可以直接在地面土壤中栽培,且表型信息采集过程中不需要对植物进行搬送,避免了对植物造成损坏,因而该采集方式对植物的影响较小。
此外,本发明的采集方法不需要建立较长的传送带来传送植物,只需要根据植物的排列设计横向和纵向的两个方向的移动轨道,便可覆盖整个栽种区域内种植的植物,同时也降低了设备成本。一般选用传感器移动的方式对植物进行表型测量的平台占地面积较小,使用比较灵活,不需要大面积的占地区域用于传送轨道的搭建。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种植物表型信息采集云台,包括底座(110),以及设置在底座上的旋转机构(120),所述旋转机构(120)上设置有信息采集单元,所述旋转机构(120)用于驱动信息采集单元围绕所述底座(110)的中心线转动;其特征在于:所述底座(110)的四周设置有遮光帘,所述遮光帘的帘布由驱动件驱动升降,所述帘布降下后遮盖住植物并形成暗箱环境。
2.根据权利要求1所述的一种植物表型信息采集云台,其特征在于:所述遮光帘包括横向遮光帘(131)和纵向遮光帘(132);所述纵向遮光帘(132)的安装座设置在所述底座(110)上,所述横向遮光帘(131)的安装座与底座(110)滑动连接。
3.根据权利要求2所述的一种植物表型信息采集云台,其特征在于:所述底座(110)上沿纵向设置有滑轨(111),所述横向遮光帘(131)安装座的两端与所述滑轨(111)配合实现滑动。
4.根据权利要求3所述的一种植物表型信息采集云台,其特征在于:所述滑轨(111)上设置有限位块,所述限位块用于限制所述横向遮光帘(131)向外的最大滑动距离。
5.根据权利要求4所述的一种植物表型信息采集云台,其特征在于:所述底座(110)上设置有顶帘(140),所述顶帘(140)的帘布与横向遮光帘(131)的安装座连接,用于遮盖横向遮光帘(131)的安装座与所述底座(110)之间的间隙。
6.根据权利要求1所述的一种植物表型信息采集云台,其特征在于:所述旋转机构(120)包括旋转盘(122),所述底座(110)上设置有旋转盘驱动件(124),所述旋转盘驱动件(124)用于驱动所述旋转盘(122)转动。
7.根据权利要求6所述的一种植物表型信息采集云台,其特征在于:所述旋转盘(122)上设置有安装杆(121),所述安装杆(121)垂直于所述旋转盘(122)盘面,并在所述安装杆(121)上滑动连接所述信息采集单元。
8.一种植物表型信息采集装置,其特征在于:包括权利要求1~6中任一项所述的采集云台(100),以及安装架(200),所述采集云台(100)滑动设置在所述安装架(200)上;所述安装架(200)的两侧均设置有升降机构(400)和调节机构(300),所述升降机构(400)用于调整所述采集云台(100)高度,所述调节机构(300)用于微调所述采集云台(100)高度。
9.一种植物表型信息采集方法,其特征在于:利用权利要求8所述的采集装置对植物表型信息进行采集,包括以下步骤:
步骤一、调节采集云台(100)的高度;
步骤二、采集装置匀速移动,同时安装架(200)上的超声波传感器(500)对植物的位置信息、高度信息和冠幅信息进行采集;
步骤三、根据步骤二中所采集的信息对采集云台(100)进行定位,并调整信息采集单元的高度和横向遮光帘(131)安装座的位置;
步骤四、遮光帘的帘布下降并遮盖住植物以形成暗箱环境,旋转机构(120)驱动信息采集单元转动,同时信息采集单元完成植物表型信息的采集;
步骤五、植物表型信息采集完成后,遮光帘的帘布提升;
步骤六、重复步骤二至步骤五,对栽种区内的植物逐个进行表型信息采集。
10.根据权利要求9所述的一种植物表型信息采集方法,其特征在于:所述步骤三中对采集云台(100)进行定位时,是根据植物的位置信息以及采集装置的速度计算出行走时间,使采集云台(100)停在植物的上方而实现定位。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111183889A (zh) * 2020-02-28 2020-05-22 南京慧瞳作物表型组学研究院有限公司 一种圆柱根盒的栽培架及表型采集方法
CN111561873A (zh) * 2020-05-27 2020-08-21 南京林业大学 自走式苗木树干表型信息采集系统及其采集方法
CN112067594A (zh) * 2020-09-30 2020-12-11 南京农业大学 一种作物表型叶绿素荧光的移动式检测系统
CN112767215A (zh) * 2021-01-14 2021-05-07 北京码牛科技有限公司 一种信息采集终端及智慧社区系统
CN113392251A (zh) * 2020-03-13 2021-09-14 厦门万宾科技有限公司 一种高通量植物表型图像采集方法和系统
CN113822896A (zh) * 2021-08-31 2021-12-21 北京市农林科学院信息技术研究中心 一种植物群体三维表型数据采集装置及方法
CN116389857A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 北京市农林科学院信息技术研究中心 植物表型采集平台、方法、电子设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3906215A1 (de) * 1989-02-28 1990-08-30 Robert Prof Dr Ing Massen Automatische klassifikation von pflaenzlingen
CN2598822Y (zh) * 2003-03-06 2004-01-14 北京市航信正德科技有限公司 火车轮轴表面裂纹自动检测装置
CN102384767A (zh) * 2011-11-17 2012-03-21 江苏大学 一种设施作物生长信息无损检测装置和方法
CN109392460A (zh) * 2018-10-30 2019-03-01 西安交通大学 全自动龙门式草莓采摘机及其采摘方法
CN109579910A (zh) * 2018-11-28 2019-04-05 北京农业智能装备技术研究中心 作物耗水规律表型监测系统及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3906215A1 (de) * 1989-02-28 1990-08-30 Robert Prof Dr Ing Massen Automatische klassifikation von pflaenzlingen
CN2598822Y (zh) * 2003-03-06 2004-01-14 北京市航信正德科技有限公司 火车轮轴表面裂纹自动检测装置
CN102384767A (zh) * 2011-11-17 2012-03-21 江苏大学 一种设施作物生长信息无损检测装置和方法
CN109392460A (zh) * 2018-10-30 2019-03-01 西安交通大学 全自动龙门式草莓采摘机及其采摘方法
CN109579910A (zh) * 2018-11-28 2019-04-05 北京农业智能装备技术研究中心 作物耗水规律表型监测系统及方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111183889A (zh) * 2020-02-28 2020-05-22 南京慧瞳作物表型组学研究院有限公司 一种圆柱根盒的栽培架及表型采集方法
CN111183889B (zh) * 2020-02-28 2021-06-15 南京慧瞳作物表型组学研究院有限公司 一种圆柱根盒的栽培架及表型采集方法
WO2021169201A1 (zh) * 2020-02-28 2021-09-02 南京慧瞳作物表型组学研究院有限公司 一种圆柱根盒的栽培架及表型采集方法
CN113392251A (zh) * 2020-03-13 2021-09-14 厦门万宾科技有限公司 一种高通量植物表型图像采集方法和系统
CN111561873A (zh) * 2020-05-27 2020-08-21 南京林业大学 自走式苗木树干表型信息采集系统及其采集方法
CN112067594A (zh) * 2020-09-30 2020-12-11 南京农业大学 一种作物表型叶绿素荧光的移动式检测系统
CN112767215A (zh) * 2021-01-14 2021-05-07 北京码牛科技有限公司 一种信息采集终端及智慧社区系统
CN113822896A (zh) * 2021-08-31 2021-12-21 北京市农林科学院信息技术研究中心 一种植物群体三维表型数据采集装置及方法
CN113822896B (zh) * 2021-08-31 2024-04-23 北京市农林科学院信息技术研究中心 一种植物群体三维表型数据采集装置及方法
CN116389857A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 北京市农林科学院信息技术研究中心 植物表型采集平台、方法、电子设备及存储介质
CN116389857B (zh) * 2023-06-07 2023-09-12 北京市农林科学院信息技术研究中心 植物表型采集平台、方法、电子设备及存储介质

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Assignor: NANJING FORESTRY University

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Denomination of invention: Plant phenotype information acquisition device and acquisition method

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Assignee: Nanjing Yousilande Control Technology Co.

Assignor: NANJING FORESTRY University

Contract record no.: X2021980010875

Denomination of invention: Plant phenotype information acquisition device and acquisition method

Granted publication date: 20210402

License type: Common License

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