CN116952942A - 植株生物学观测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了植株生物学观测装置，属于植物培养观测技术领域，包括用于框定目标植物的框架，所述框架一侧连接有竖直的背板，所述框架另一侧架设相机，所述背板外侧连接有固定基板，所述固定基板底部设有能够调节所述背板姿态的延伸板，所述固定基板外侧设有辅助护板，所述固定基板内侧设有补光组件，所述辅助护板与所述固定基板之间设有缓冲连接件，所述缓冲连接件包括能滑移的缓冲气囊。本发明能适应多种环境，并对目标植物进行高效、稳定的观测。

Description

植株生物学观测装置

技术领域

本发明属于植物培养观测技术领域，具体涉及植株生物学观测装置。

背景技术

海洋蓝碳因为与“碳达峰、碳中和”的目标密切相关，是目前的研究热点。海洋蓝碳的生物学测量需要测定滨海植物的密度、盖度、高度、直径、叶片长短轴等参数，其中，红树林是典型的蓝碳生态系统（红树林、盐沼和海草床）之一，在净化海水、防风消浪、维持生物多样性、固碳储碳等方面发挥着极为重要的作用。

传统的滨海植物的生物学测量主要采用的方式方法是直接采集一定量的植物，然后在实验室进行处理分析得到植物的生物学参数。野外采集主要采用的工具是工兵铲、剪刀、米尺、样方框，主要靠人工进行计数和测量，该种传统采集方法，其主要缺点表现为对局地生态的破坏，测量耗时较长，效率不高。

公开号为US7499573B2的美国发明专利公开了植物生长分析系统和方法，该发明包括输送机构的操作检测装置，以便以恒定的固定位置或角度拍摄图像中的观察植物，并对获取的图像中的位置检测标记；计算部分，用于评估检测数据以控制输送量；输送控制部分，其中许多植物的生长过程被长期存储在图像信息中，并且所存储的图像被用于实现高精度的测量。该发明在以下技术方面存在改进空间：该发明只能针对采样后的植物进行培育后的观测，无法获得植株在自然环境下观测，所获得的数据存在偏差；面对难以保存的植物，采样后植物可能衰竭，不利于观测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能适应不同地理环境的且能稳定、高效观测植株的植株生物学观测装置。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

植株生物学观测装置，包括：框架，框架在相对两侧设置有背板和相机，框架与背板固定，背板远离框架的一侧连接有固定基板，固定基板能够透过光线，固定基板外侧设有用于防护的辅助护板。通过架设的相机将框架内的植株拍摄在背板上形成图像，获得野外自然植株的生长状态，背板背侧设置的固定基板用于以及辅助护板用于稳定背板和框架，防止气流吹动造成背板倒伏，也降低框架压倒植物导致相机拍摄图像模糊的问题，提高观测稳定性。

优选地，固定基板与辅助护板均为弧形板，固定基板与辅助护板的弧面中心位于框架内，辅助护板阵列开设有透光孔。固定基板与辅助护板的弧面有助于对外侧水体以及气流导流，有助于在观测洼地、水生类植物时，降低背板受冲击倒伏的可能，自然光线能穿过辅助护板的透光孔到达固定基板，实现对背板的补光，从而提升图像质量以提高观测数据准确性。

优选地，固定基板底部固定有底板，底板呈环形且围绕于框架外侧设置，底板具有浮力能够使框架和背板浮于水面，底板下方活动连接有多个延伸板，延伸板环绕底板设置，延伸板能相对底板角度调节。底板呈环状能够使得框架以及背板浮于水面，同时也降低侧方水流波动扰动框架内侧植株，提高相机拍摄图像清晰度，通过调节各个延伸板相对底板的倾角实现在泥土或河床中的插接，有助于提高框架在水环境中布设稳定性，保证背板正对相机以获得植株准确的生长图像，提高观测精度。

优选地，延伸板在上下端面固定有多个金属片，金属片为弹性片且靠近延伸板的短边设置。金属片能辅助延伸板在泥土中的插接稳固性，进一步通过提高观测图像质量来提升观测稳定性和观测精度，延伸板倾斜插入河床或泥土后其固定的金属板位于框架外沿，能对外侧光线反射至植株以及背板，提高光线照射效果，有助于相机获得更清晰、精密的植株图像，同时也能降低外部光源的能耗，节约成本。

优选地，辅助护板与固定基板之间设置有多个缓冲连接件，缓冲连接件包括固定于辅助护板内侧弧面的连接架，连接架上滑动设置有缓冲气囊和缓冲基体，缓冲气囊末端与固定基板外侧弧面固定。缓冲气囊与缓冲基体形成固定基板与辅助护板的间距，侧方气流或水体能通过间距并被导流，进一步提高对风浪的抵挡效果，风浪冲击辅助护板时通过挤压缓冲气囊形变，一方面缓冲风浪冲击力，降低背板抖动造成图像不清的可能，另一方面缓冲气囊形变改变了固定基板与辅助护板的间距，从而改变了透光孔对固定基板的光线引导效果，通过改变光线效果使相机在多种光线条件下形成植株在背板上的图像，有助于增加参考图像以提高后续分析的准确性，缓冲基体用于抵接固定基板和辅助护板以防止二者撞击，风浪能作用缓冲气囊和缓冲基体在连接架上滑动，进一步消耗风浪冲击力，提高背板稳定性，同时能带动辅助护板相对固定基板上下滑移，进一步通过透光孔位置变化提高透光效果。

优选地，固定基板的内侧设置有补光组件，补光组件包括位于背板端面两侧的主灯体，主灯体对称连接有能相对调节倾角的副灯体，补光组件还包括固定于固定基板的调节座，主灯体与调节座活动连接，主灯体上活动连接有反光板，反光板与输送固定基板之间连接有弹性绳。主灯体能在调节座上调整光线角度，副灯体能相对主灯体转动，便于针对不同外界光照环境进行补光调整，以便获得更清晰图像，弹性绳能通过弹性拉扯反光板降低补光组件整体的晃动，防止光线晃动引起相机曝光，反光板也能对固定基板透过光线反光，提高背板颜色鲜明度，提高图像质量。

优选地，延伸板固定有连接板，连接板两侧设有夹板，连接板固定有穿过两侧夹板的转轴，连接板通过转轴与夹板转动连接，夹板固定于底板底端，转轴末端开设螺纹并配合设置有锁紧套，锁紧套能够抵接并挤压夹板。连接板通过转轴在夹板内转动，形成延伸板相对底板的角度调节，调整完毕后，通过锁紧套在转轴末端旋转，实现锁紧套对两侧夹板的抵接，使夹板受压夹紧之间的连接板，保持延伸板的当前倾斜姿态，防止倾斜板插接入土时因震动发生摆动，失去对底板的支撑导致装置倒伏破坏植株。

本发明由于采用了能缓冲风浪的固定基板和辅助护板来稳定背板，因而具有如下有益效果：固定基板和辅助护板均能通过弧面对风浪导流，降低背板抖动倒伏可能，提高拍照质量；多个延伸板能调节后插接在泥土或河床，有助于适应不同地形稳定和保持框架姿态，有助于获取准确图像；金属片加固插接稳定性，同时能反射光线至植株以及背板，进一步提高图像清晰度，减小光源能耗；缓冲气囊能受压形变来消耗辅助护板受到的风浪冲击，防止背板倒伏或晃动，增强定位，提高图像准确度；缓冲气囊的形变以及相对连接架的滑移，使透光孔相对固定基板位置变化，改变背板透光效果，有助于获得多种光线下的植物图像，有助于对后续分析提供对照组；主灯体与固定基座可调节弹性连接，降低灯光晃动引起相机曝光。因此，本发明是一种能适应不同地理环境的且能稳定、高效观测植株的植株生物学观测装置。

附图说明

图1为背板、框架与相机布设位置示意图；

图2为背板、框架与相机布设位置俯视示意图；

图3为背板、框架与相机布设位置俯视正向示意图；

图4为图3中A去区域放大示意图；

图5为缓冲连接件结构示意图；

图6为延伸板与金属片连接示意图；

图7为锁紧套与转轴半剖示意图。

附图标号：框架1；背板2；相机3；固定基板4；底板40；延伸板41；金属片42；连接板43；夹板44；转轴45；锁紧套46；辅助护板5；透光孔50；缓冲连接件6；连接架60；缓冲气囊61；缓冲基体62；补光组件7；主灯体70；副灯体71；调节座72；反光板73；弹性绳74。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

参见附图1-附图3，植株生物学观测装置，包括：框架1，框架1在相对两侧设置有背板2和相机3，框架1与背板2固定，背板2远离框架1的一侧连接有固定基板4，固定基板4能够透过光线，固定基板4外侧设有用于防护的辅助护板5。通过架设的相机3将框架1内的植株拍摄在背板2上形成图像，获得野外自然植株的生长状态，背板2背侧设置的固定基板4用于以及辅助护板5用于稳定背板2和框架1，防止气流吹动造成背板2倒伏，也降低框架1压倒植物导致相机3拍摄图像模糊的问题，提高观测稳定性。

固定基板4与辅助护板5均为弧形板，固定基板4与辅助护板5的弧面中心位于框架1内，辅助护板5阵列开设有透光孔50。固定基板4与辅助护板5的弧面有助于对外侧水体以及气流导流，有助于在观测洼地、水生类植物时，降低背板2受冲击倒伏的可能，自然光线能穿过辅助护板5的透光孔50到达固定基板4，实现对背板2的补光，从而提升图像质量以提高观测数据准确性。

固定基板4底部固定有底板40，底板40呈环形且围绕于框架1外侧设置，底板40具有浮力能够使框架1和背板2浮于水面，底板40下方活动连接有多个延伸板41，延伸板41环绕底板40设置，延伸板41能相对底板40角度调节。底板40呈环状能够使得框架1以及背板2浮于水面，同时也降低侧方水流波动扰动框架1内侧植株，提高相机3拍摄图像清晰度，通过调节各个延伸板41相对底板40的倾角实现在泥土或河床中的插接，有助于提高框架1在水环境中布设稳定性，保证背板2正对相机3以获得植株准确的生长图像，提高观测精度。

延伸板41在上下端面固定有多个金属片42，金属片42为弹性片且靠近延伸板41的短边设置。金属片42能辅助延伸板41在泥土中的插接稳固性，进一步通过提高观测图像质量来提升观测稳定性和观测精度，延伸板41倾斜插入河床或泥土后其固定的金属板位于框架1外沿，能对外侧光线反射至植株以及背板2，提高光线照射效果，有助于相机3获得更清晰、精密的植株图像，同时也能降低外部光源的能耗，节约成本。

参见附图5，辅助护板5与固定基板4之间设置有多个缓冲连接件6，缓冲连接件6包括固定于辅助护板5内侧弧面的连接架60，连接架60上滑动设置有缓冲气囊61和缓冲基体62，缓冲气囊61末端与固定基板4外侧弧面固定。缓冲气囊61与缓冲基体62形成固定基板4与辅助护板5的间距，侧方气流或水体能通过间距并被导流，进一步提高对风浪的抵挡效果，风浪冲击辅助护板5时通过挤压缓冲气囊61形变，一方面缓冲风浪冲击力，降低背板2抖动造成图像不清的可能，另一方面缓冲气囊61形变改变了固定基板4与辅助护板5的间距，从而改变了透光孔50对固定基板4的光线引导效果，通过改变光线效果使相机3在多种光线条件下形成植株在背板2上的图像，有助于增加参考图像以提高后续分析的准确性，缓冲基体62用于抵接固定基板4和辅助护板5以防止二者撞击，风浪能作用缓冲气囊61和缓冲基体62在连接架60上滑动，进一步消耗风浪冲击力，提高背板2稳定性，同时能带动辅助护板5相对固定基板4上下滑移，进一步通过透光孔50位置变化提高透光效果。

参见附图4，固定基板4的内侧设置有补光组件7，补光组件7包括位于背板2端面两侧的主灯体70，主灯体70对称连接有能相对调节倾角的副灯体71，补光组件7还包括固定于固定基板4的副调节座72，主灯体70与副调节座72活动连接，主灯体70上活动连接有反光板73，反光板73与输送固定基板4之间连接有弹性绳74。主灯体70能在副调节座72上调整光线角度，副灯体71能相对主灯体70转动，便于针对不同外界光照环境进行补光调整，以便获得更清晰图像，弹性绳74能通过弹性拉扯反光板73降低补光组件7整体的晃动，防止光线晃动引起相机3曝光，反光板73也能对固定基板4透过光线反光，提高背板2颜色鲜明度，提高图像质量。

参见附图6-附图7，延伸板41固定有连接板43，连接板43两侧设有夹板44，连接板43固定有穿过两侧夹板44的转轴45，连接板43通过转轴45与夹板44转动连接，夹板44固定于底板40底端，转轴45末端开设螺纹并配合设置有锁紧套46，锁紧套46能够抵接并挤压夹板44。连接板43通过转轴45在夹板44内转动，形成延伸板41相对底板40的角度调节，调整完毕后，通过锁紧套46在转轴45末端旋转，实现锁紧套46对两侧夹板44的抵接，使夹板44受压夹紧之间的连接板43，保持延伸板41的当前倾斜姿态，防止倾斜板插接入土时因震动发生摆动，失去对底板40的支撑导致装置倒伏破坏植株。

植株生物学的观测方法包括以下步骤：

步骤一，将框架1布设在目标区域，使待观测植物位于框架1内；

步骤二，将相机3架设在框架1外一侧，通过调节延伸板41，使背板2保持垂直于水平面的姿态；

步骤三，相机3将植物图像拍摄在背板2上，并通过图像处理软件根据色彩差异将图像色彩增强；

步骤四，采用二值化分割图像成黑白图像，并采用坐标法表示植物在水平面方向和垂直水平面方向的分布。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.植株生物学观测装置，包括：框架（1），所述框架（1）在相对两侧设置有背板（2）和相机（3），所述框架（1）与所述背板（2）固定，

其特征是：所述背板（2）远离所述框架（1）的一侧连接有固定基板（4），所述固定基板（4）能够透过光线，所述固定基板（4）外侧设有用于防护的辅助护板（5）。

2.根据权利要求1所述的植株生物学观测装置，其特征是：所述固定基板（4）与所述辅助护板（5）均为弧形板，所述固定基板（4）与所述辅助护板（5）的弧面中心位于所述框架（1）内，所述辅助护板（5）阵列开设有透光孔（50）。

3.根据权利要求1所述的植株生物学观测装置，其特征是：所述固定基板（4）底部固定有底板（40），所述底板（40）呈环形且围绕于所述框架（1）外侧设置，所述底板（40）具有浮力能够使所述框架（1）和背板（2）浮于水面，所述底板（40）下方活动连接有多个延伸板（41），所述延伸板（41）环绕所述底板（40）设置，所述延伸板（41）能相对所述底板（40）角度调节。

4.根据权利要求3所述的植株生物学观测装置，其特征是：所述延伸板（41）在上下端面固定有多个金属片（42），所述金属片（42）为弹性片且靠近所述延伸板（41）的短边设置。

5.根据权利要求2所述的植株生物学观测装置，其特征是：所述辅助护板（5）与所述固定基板（4）之间设置有多个缓冲连接件（6），所述缓冲连接件（6）包括固定于所述辅助护板（5）内侧弧面的连接架（60），所述连接架（60）上滑动设置有缓冲气囊（61）和缓冲基体（62），所述缓冲气囊（61）末端与所述固定基板（4）外侧弧面固定。

6.根据权利要求1所述的植株生物学观测装置，其特征是：所述固定基板（4）的内侧设置有补光组件（7），所述补光组件（7）包括位于所述背板（2）端面两侧的主灯体（70），所述主灯体（70）对称连接有能相对调节倾角的副灯体（71），所述补光组件（7）还包括固定于所述固定基板（4）的调节座（72），所述主灯体（70）与所述调节座（72）活动连接，所述主灯体（70）上活动连接有反光板（73），所述反光板（73）与所述固定基板（4）之间连接有弹性绳（74）。

7.根据权利要求3所述的植株生物学观测装置，其特征是：所述延伸板（41）固定有连接板（43），所述连接板（43）两侧设有夹板（44），所述连接板（43）固定有穿过两侧所述夹板（44）的转轴（45），所述连接板（43）通过所述转轴（45）与所述夹板（44）转动连接，所述夹板（44）固定于所述底板（40）底端，所述转轴（45）末端开设螺纹并配合设置有锁紧套（46），所述锁紧套（46）能够抵接并挤压所述夹板（44）。

8.植株生物学观测方法，采用权利要求3所述的植株生物学观测装置，其特征包括以下步骤：

步骤一，将所述框架（1）布设在目标区域，使待观测植物位于所述框架（1）内；

步骤二，将所述相机（3）架设在所述框架（1）外一侧，通过调节所述延伸板（41），使所述背板（2）保持垂直于水平面的姿态；

步骤三，所述相机（3）将植物图像拍摄在所述背板（2）上，并通过图像处理软件根据色彩差异将图像色彩增强；

步骤四，采用二值化分割图像成黑白图像，并采用坐标法表示植物在平面方向和垂直水平面方向的分布。