CN115013661A - 结合图像处理技术的金线莲生长检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物生长检测技术领域，具体的说是一种结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，包括：底座、电动推杆、摄像头、滑动台、俯仰装置、齿形长槽、梯形外壳；通过在金线莲植株的种植培育周期内定期启动电动推杆，直至电动推杆伸缩端顶部的摄像头移动至与金线莲植株生长高度相同位置时，摄像头将此时的金线莲植株进行不同角度的拍照记录，对检测的金线莲植株顶端叶片的生长情况进行较为全面的观察记录，从而使得通过摄像头采集的金线莲植株生长数据更为准确，进而也就使得通过服务器端的图像处理技术得到的后续处理结果更加科学，更具参考价值。

Description

结合图像处理技术的金线莲生长检测系统

技术领域

本发明涉及植物生长检测技术领域，具体的说是一种结合图像处理技术的金线莲生长检测系统。

背景技术

金线莲，又称金线兰，是兰科、开唇兰欣植物，金线莲全草入药，性甘、味平，清热凉血、祛风利湿，对腰膝痹痛、肾炎、支气管炎等炎症，糖尿病、吐血、血尿和小儿惊风等病症均有疗效。自然环境下野生的金线莲通常生长在有常绿阔叶树木的沟边、石壁、土质松散的潮湿地带。

随着近些年金线莲的药用价值被逐渐发掘，人们对金线莲的需求也越来越大，对金线莲的品质要求也越来越高，仅靠采收野生的金线莲一方面已难以满足人们对金线莲的需求，另一方面野生采收的金线莲品质良莠不齐，难以保证能够稳定获得高质量的金线莲植株。在此情况下，人工种植金线莲产业逐渐发展，成为我国发展较快的中药材之一。

采用大棚种植的方式进行人工种植金线莲时，种植人员发现，金线莲健康生长所需的条件较为复杂，如喜湿但不耐涝，嗜水但又不可积水，因此，对金线莲的浇水量多少需根据金线莲幼苗的生长情况来确定，最适宜的相对湿度为75-85％；如喜阴但需要光照，需要光照但需要光照的强度又较低，约3000-5000lux强度下的光照为宜，尤其不喜正午直射的光线，因此，在培育金线莲幼苗时，需要在大棚内搭设遮阳棚或在棚顶建设遮阳网等以控制光照强度。由于不同的金线莲幼苗的生长情况不尽相同，不同生长情况下最适宜的培育条件也不尽相同，因此当采用统一的标准对金线莲进行培育时，难以确保种植人员在采收期采收的金线莲处于品质最佳状态，从而使得种植人员的收益受到损失；而若对每株金线莲幼苗的生长情况分别进行观察记录，从而在其品质最佳时进行采收，虽能采收到品质较高的金线莲植株，但所需的人力成本巨大，种植人员同样难以获得预期收益。因此，金线莲人工种植工作亟需一种能够对所种植金线莲的生长情况进行定期检测的检测系统以便于种植人员能够针对性的进行种植采收。

鉴于此，为了克服上述技术问题，本发明提出了一种结合图像处理技术的金线莲生长检测系统。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，通过在金线莲植株的种植培育周期内定期启动电动推杆，直至电动推杆伸缩端顶部的摄像头移动至与金线莲植株生长高度相同位置时，摄像头将此时的金线莲植株进行拍照，并将拍得的照片以及获取的如植株高度等生长状态信息向服务器发送，通过服务器端的图像处理技术对所获取的信息进行分析、比对，获取所检测的金线莲植株的生长情况的相关信息，再根据所获取的金线莲植株的相关信息进行后续处理，如标记生长健康程度、给出培育指导建议等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，包括：

底座；

电动推杆，所述电动推杆安装在底座上；

摄像头，所述摄像头与电动推杆伸缩端通过扭簧转动连接；

还包括：

滑动台，所述滑动台与底座固定连接；

俯仰装置，所述俯仰装置安装在滑动台上，所述俯仰装置内安装有摄像头，所述俯仰装置用于控制摄像头的俯仰；

通过转动连接在电动推杆伸缩端顶部的摄像头受俯仰装置内壁作用发生俯仰转动，实现对检测的金线莲植株顶端叶片的生长情况进行较为全面的观察记录，从而使得通过摄像头采集的金线莲植株生长数据更为准确。

优选的，所述滑动台靠近俯仰装置一侧开设有齿形长槽，所述齿形长槽用于对俯仰装置进行竖直方向上的限位；通过齿形长槽对俯仰装置的限位，从而确保摄像头的俯仰拍摄能够实现。

优选的：

俯仰装置，所述俯仰装置包括：

梯形外壳，所述梯形外壳靠近滑动台一端与滑动台滑动连接，远离滑动台一端开设有伸出口；所述伸出口用于将摄像头的拍摄端伸出；

限位块，所述限位块为“Y”型结构，所述限位块位于梯形外壳内部，所述限位块用于将梯形外壳与摄像头在竖直方向上相卡合；

通过梯形外壳与滑动台的滑动连接，确保了梯形外壳竖直方向上运动的稳定性，通过限位块将梯形外壳与摄像头在竖直方向上进行卡合，实现梯形外壳与摄像头在所需工况下的相对静止。

优选的，所述梯形外壳内壁开设有水平方向的内槽，所述摄像头外壁相同水平位置开设有相同高度、宽度的外槽；所述内槽的长度大于外槽；所述限位块滑动连接在内槽与外槽共同组成的滑槽内；通过内槽与外槽的开设，以及内外槽长短不一的设计，使得限位块在不同位置的不同作用能够得以实现。

优选的，所述限位块靠近滑动台的一端为与滑动台上齿形长槽内的齿槽尺寸相配合的齿牙状；所述限位块两端肩部均与梯形外壳靠近滑动台一端内壁固定连接有通电弹簧；所述梯形外壳靠近滑动台一端在限位块齿牙状一端的对应位置水平开设有与之间隙配合的限位槽；通过通电弹簧、限位槽与限位块的配合，实现了梯形外壳与滑动台的相对运动关系变化。

优选的，所述伸出口的竖直方向上的开设长度大于摄像头的高度尺寸；从而提高了所采集图像数据的准确性。

优选的，所述限位块上端位于内槽的部分为斜面设计；所述水平内槽上端开设有相连通的竖直方向的升降槽，所述升降槽内滑动连接有压重块，所述压重块下端为与限位块上端斜面相配合的斜面设计；通过将限位块上端位于内槽的部分设计为斜面、将内槽上端开设相连通的竖直方向的升降槽，使得升降槽内底部同样为斜面设计的压重块与限位块能够相互配合。

优选的，所述压重块的重力能够挤压限位块斜面，使得限位块克服通电弹簧未通电时的弹力进入滑槽的外槽位置；利用压重块的重力，实现了完成采集图像数据后的复位工作。

优选的，所述限位块上斜面的水平倾角大于等于45°，小于90°；通过控制斜面倾角，提高了压重块重力的作用效果，增加了装置复位的速度。

优选的，所述滑动台顶端伸出部分的底部形状与梯形外壳上端的形状相同；通过相同形状的伸出部位，降低了发生故障时产生的损失。

本发明的有益效果如下：

1.通过转动连接在电动推杆伸缩端顶部的摄像头受俯仰装置内壁作用发生俯仰转动，实现对检测的金线莲植株顶端叶片的生长情况进行较为全面的观察记录，从而使得通过摄像头采集的金线莲植株生长数据更为准确，进而也就使得通过服务器端的图像处理技术得到的后续处理结果更加科学，更具参考价值。

2.通过将伸出口的再竖直方向的开设长度大于摄像头的高度尺寸，使得当电动推杆推动摄像头相对梯形外壳进行竖直运动从而完成对金线莲植株叶片的俯仰观察拍摄时，摄像头整体均会竖直方向的移动，而不是摄像头仅以摄像头上的某一处发生相对转动，从而使得摄像头所采集的图像数据均为水平位置处同一簇叶片的图像数据，从而增加了采集的图像数据的准确性，提高了图像处理技术得出的处理结果的科学性与可靠性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明的俯仰装置的整体结构图；

图3是本发明的俯仰装置的内部结构图；

图4是图3中的A处放大图；

图5是本发明的俯仰装置的的剖视图；

图6是本发明的限位块的结构示意图。

图中：1、底座；2、电动推杆；3、摄像头；4、滑动台；5、俯仰装置；6、齿形长槽；7、梯形外壳；8、限位块；9、内槽；10、外槽；11、通电弹簧；12、限位槽；13、升降槽；14、压重块。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：通过在金线莲植株的种植培育周期内定期启动电动推杆2，直至电动推杆2伸缩端顶部的摄像头3移动至与金线莲植株生长高度相同位置时，摄像头3将此时的金线莲植株进行拍照，并将拍得的照片以及获取的如植株高度等生长状态信息向服务器发送，通过服务器端的图像处理技术对所获取的信息进行分析、比对，获取所检测的金线莲植株的生长情况的相关信息，再根据所获取的金线莲植株的相关信息进行后续处理，如标记生长健康程度、给出培育指导建议等。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述方案进行详细说明。

如图1至图6所示，本发明实施例提供一种结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，包括：

底座1；

电动推杆2，所述电动推杆2安装在底座1上；

摄像头3，所述摄像头3与电动推杆2伸缩端通过扭簧转动连接；

还包括：

滑动台4，所述滑动台4与底座1固定连接；

俯仰装置5，所述俯仰装置5安装在滑动台4上，所述俯仰装置5内安装有摄像头3，所述俯仰装置5用于控制摄像头3的俯仰。

作为本发明的一种实施方式，所述滑动台4靠近俯仰装置5一侧开设有齿形长槽6，所述齿形长槽6用于对俯仰装置5进行竖直方向上的限位。

以通过本发明对一株金线莲植株进行生长状态检测为例进行说明，实际作业过程中，一个检测周期内，本发明可对所使用的摄像头3的视野范围内所能捕捉到的所有完整金线莲植株分别进行生长状态检测，通过在大棚内根据本发明的检测范围进行分布安装，或通过对本发明底座1加装移动装置，通过对移动装置的移动轨迹进行设计，使其能够观察到大棚内的所有金线莲植株，即可对大棚内所有金线莲植株的生长状态进行定期检测；在对金线莲植株的生长状态进行定期检测的过程中，首先，启动通过螺栓连接等方式可拆连接在底座1上的电动推杆2的电机，驱动电动推杆2的伸缩端向上运动，从而带动与电动推杆2伸缩端顶部通过扭簧转动连接的摄像头3向上运动；摄像头3虽与电动推杆2伸缩端转动连接，但在转动连接处扭簧的作用下，使得摄像头3在不受外力作用时，能够保持水平；在摄像头3带动与之相连的俯仰装置5一同向上运动过程中，摄像头3所搭载的图像处理系统根据摄像头3的监控画面，检测到摄像头3所在位置与当前检测的金线莲植株生长高度相同位置时，发出停止信号与此时的高度信息，电动推杆2的控制线路接收到停止信号后控制电动推杆2停止运动，并向服务器端发送此时摄像头3的高度信息，即可得到所检测的金线莲植株的高度数据；在通过滑动台4上的齿形长槽6对俯仰装置5进行竖直方向上的限位，使得摄像头3与俯仰装置5不再一同运动后，再次启动电动推杆2，使得摄像头3继续运动直至抵至俯仰装置5内壁，使得转动连接在电动推杆2伸缩端顶部的摄像头3受俯仰装置5内壁作用发生俯仰转动，实现对检测的金线莲植株顶端叶片的生长情况进行较为全面的观察记录，从而使得通过摄像头3采集的金线莲植株生长数据更为准确，进而也就使得通过服务器端的图像处理技术得到的后续处理结果更加科学，更具参考价值；从而种植人员在金线莲植株处于培育状态时，可根据该处理结果适时调整生长状态不好的金线莲植株的培育方案，如针对性的调整光照条件或土壤湿度等，从而改善该金线莲植株的生长状态；而当采收期来临，种植人员也可根据该处理结果中给出的大棚内不同金线莲植株的生长品质评定结果，针对性的优先对高品质的金线莲进行采收，从而在采收阶段即完成了对金线莲的品质评定及分类，简化了工作流程，便于种植人员根据金线莲的不同品质进行批量售卖。

作为本发明的一种实施方式，俯仰装置5，所述俯仰装置5包括：

梯形外壳7，所述梯形外壳7靠近滑动台4一端与滑动台4滑动连接，远离滑动台4一端开设有伸出口；所述伸出口用于将摄像头3的拍摄端伸出；

限位块8，所述限位块8为“Y”型结构，所述限位块8位于梯形外壳7内部，所述限位块8用于将梯形外壳7与摄像头3在竖直方向上相卡合。

作为本发明的一种实施方式，所述梯形外壳7内壁开设有水平方向的内槽9，所述摄像头3外壁相同水平位置开设有相同高度、宽度的外槽10；所述内槽9的长度大于外槽10；所述限位块8滑动连接在内槽9与外槽10共同组成的滑槽内。

工作时，在电动推杆2带动摄像头3向上竖直运动的过程中，通过俯仰装置5的梯形外壳7内水平开设的内槽9，以及在摄像头3外壁相同水平位置开设有相同高度、宽度的外槽10共同组成的滑槽内嵌设滑动连接在内的限位块8，由于限位块8的“Y”型结构在内槽9与外槽10共同组成的滑槽内的宽度大于单独的内槽9或外槽10的宽度，从而使得限位块8在内槽9与外槽10共同组成的滑槽内能够将俯仰装置5的梯形外壳7与摄像头3在竖直方向上进行卡合，使得俯仰装置5与摄像头3在竖直向上运动的过程中保持相对静止，能够一同向上运动。

作为本发明的一种实施方式，所述限位块8靠近滑动台4的一端为与滑动台4上齿形长槽6内的齿槽尺寸相配合的齿牙状；所述限位块8两端肩部均与梯形外壳7靠近滑动台4一端内壁固定连接有通电弹簧11；所述梯形外壳7靠近滑动台4一端在限位块8齿牙状一端的对应位置水平开设有与之间隙配合的限位槽12。

工作时，当电动推杆2带动摄像头3向上竖直运动至与当前检测的金线莲植株生长高度相同位置后，此时电动推杆2停止运动，并将金线莲植株生长高度的数据进行记录传输至服务器后，服务器发出信号将通电弹簧11的电路连通，通电弹簧11通电收缩，带动与之采用卡接或焊接方式固定连接的限位块8向滑动台4方向水平移动，使得限位块8脱离外槽10；当通电弹簧11收缩的拉力带动限位块8齿牙状一端穿过梯形外壳7靠近滑动台4的对应位置的限位槽12，使得限位块8齿牙状一端与滑动台4齿形长槽6内的齿槽相卡合时，由于此时限位块8与外槽10脱离，因此梯形外壳7与摄像头3之间的竖直方向的限位作用也随之失效，而由于限位块8穿过的梯形外壳7的限位槽12与限位块8穿过部位之间为间隙配合，因此，此时梯形外壳7受限位块8与滑动台4的卡合作用在竖直方向上保持静止状态；随后再次启动电动推杆2，电动推杆2带动摄像头3向上运动。

作为本发明的一种实施方式，所述伸出口的竖直方向上的开设长度大于摄像头3的高度尺寸。

工作时，通过将伸出口的在竖直方向的开设长度大于摄像头3的高度尺寸，使得当电动推杆2推动摄像头3相对梯形外壳7进行竖直运动从而完成对金线莲植株叶片的俯仰观察拍摄时，摄像头3整体均会在竖直方向进行移动，从而使得摄像头3所采集的图像数据均为水平位置处同一簇叶片的图像数据，从而增加了采集的图像数据的完整性与准确性，提高了图像处理技术得出的处理结果的科学性与可靠性；通过合适设计梯形外壳7上下两端的倾斜角度，从而使得搭载图像处理技术的服务器端仅通过对摄像头3在到达植株生长高度以及在抵至梯形外壳7上下端时所拍摄的图像数据进行处理，即可较为完整的得出所检测金线莲植株叶片的生长情况，减轻了服务器端的图像数据处理压力，提高了服务器端通过图像处理技术对金线莲植株的生长状态进行比对分析的速度。

作为本发明的一种实施方式，所述限位块8上端位于内槽9的部分为斜面设计；所述水平内槽9上端开设有相连通的竖直方向的升降槽13，所述升降槽13内滑动连接有压重块14，所述压重块14下端为与限位块8上端斜面相配合的斜面设计。

作为本发明的一种实施方式，所述压重块14的重力能够挤压限位块8斜面，使得限位块8克服通电弹簧11未通电时的弹力进入滑槽的外槽10位置。

工作时，当图像数据采集完成后，需将限位块8进行复位才能确保下一次检测的顺利进行；通过将限位块8上端位于内槽9的部分设计为斜面、将内槽9上端开设相连通的竖直方向的升降槽13，使得升降槽13内底部同样为斜面设计的压重块14与限位块8相配合；当通电弹簧11通电拉动限位块8时，通电弹簧11的水平拉力大于压重块14的重力在斜面上对限位块8的水平分力，使得压重块14沿接触斜面在升降槽13内向上移动；而当图像数据采集结束，摄像头3回到初始位置后，通电弹簧11电路断开，压重块14的重力在斜面上对限位块8的水平分力将大于通电弹簧11的水平拉力，从而随着压重块14在升降槽13内的下降，限位块8将被重新推入外槽10中，实现梯形外壳7与摄像头3在水平位置的再次卡合，整个装置回到初始状态，便于下一次对金线莲植株生长状态的检测工作顺利进行。

作为本发明的一种实施方式，所述限位块8上斜面的水平倾角大于等于45°，小于90°。

工作时，通过将限位块8上端斜面的水平倾角设计在45°到90°之间，来提高压重块14重力对限位块8的影响，从而确保压重块14重力所提供的水平分力能够快速实现在通电弹簧11未通电状态下对限位块8的挤压推动作用。

作为本发明的一种实施方式，所述滑动台4顶端伸出部分的底部形状与梯形外壳7上端的形状相同。

工作时，当电动推杆2发生故障，或检测过程中由于信号中断等原因未能及时在合适位置停下电动推杆2，使得电动推杆2带动摄像头3与俯仰装置5持续上升时，通过将滑动台4顶端伸出部分的底部形状设计为梯形外壳7上端的形状相同，对俯仰装置5进行阻挡紧急停止的同时，由于形状相同，避免了对俯仰装置5边角的磕碰，减小了对俯仰装置5的损伤，提高了装置的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和显著优点，本领域技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施方式的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还可能会为适应不同使用环境以及客户需求进行多种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明的保护范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，包括：

底座(1)；

电动推杆(2)，所述电动推杆(2)安装在底座(1)上；

摄像头(3)，所述摄像头(3)与电动推杆(2)伸缩端通过扭簧转动连接；

其特征在于：还包括：

滑动台(4)，所述滑动台(4)与底座(1)固定连接；

俯仰装置(5)，所述俯仰装置(5)安装在滑动台(4)上，所述俯仰装置(5)内安装有摄像头(3)，所述俯仰装置(5)用于控制摄像头(3)的俯仰。

2.根据权利要求1所述的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，其特征在于：所述滑动台(4)靠近俯仰装置(5)一侧开设有齿形长槽(6)，所述齿形长槽(6)用于对俯仰装置(5)进行竖直方向上的限位。

3.根据权利要求2所述的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，其特征在于：

俯仰装置(5)，所述俯仰装置(5)包括：

梯形外壳(7)，所述梯形外壳(7)靠近滑动台(4)一端与滑动台(4)滑动连接，远离滑动台(4)一端开设有伸出口；所述伸出口用于将摄像头(3)的拍摄端伸出；

限位块(8)，所述限位块(8)为“Y”型结构，所述限位块(8)位于梯形外壳(7)内部，所述限位块(8)用于将梯形外壳(7)与摄像头(3)在竖直方向上相卡合。

4.根据权利要求3所述的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，其特征在于：所述梯形外壳(7)内壁开设有水平方向的内槽(9)，所述摄像头(3)外壁相同水平位置开设有相同高度、宽度的外槽(10)；所述内槽(9)的长度大于外槽(10)；所述限位块(8)滑动连接在内槽(9)与外槽(10)共同组成的滑槽内。

5.根据权利要求4所述的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，其特征在于：所述限位块(8)靠近滑动台(4)的一端为与滑动台(4)上齿形长槽(6)内的齿槽尺寸相配合的齿牙状；所述限位块(8)两端肩部均与梯形外壳(7)靠近滑动台(4)一端内壁固定连接有通电弹簧(11)；所述梯形外壳(7)靠近滑动台(4)一端在限位块(8)齿牙状一端的对应位置水平开设有与之间隙配合的限位槽(12)。

6.根据权利要求3所述的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，其特征在于：所述伸出口的竖直方向上的开设长度大于摄像头(3)的高度尺寸。

7.根据权利要求5所述的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，其特征在于：所述限位块(8)上端位于内槽(9)的部分为斜面设计；所述水平内槽(9)上端开设有相连通的竖直方向的升降槽(13)，所述升降槽(13)内滑动连接有压重块(14)，所述压重块(14)下端为与限位块(8)上端斜面相配合的斜面设计。

8.根据权利要求7所述的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，其特征在于：所述压重块(14)的重力能够挤压限位块(8)斜面，使得限位块(8)克服通电弹簧(11)未通电时的弹力进入滑槽的外槽(10)位置。

9.根据权利要求8所述的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，其特征在于：所述限位块(8)上斜面的水平倾角大于等于45°，小于90°。

10.根据权利要求1所述的结合图像处理技术的金线莲生长检测系统，其特征在于：所述滑动台(4)顶端伸出部分的底部形状与梯形外壳(7)上端的形状相同。

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