CN202512042U

CN202512042U - 转基因作物花粉实时图像自动采集仪

Info

Publication number: CN202512042U
Application number: CN2012200486694U
Authority: CN
Inventors: 胡汉峰; 顾松山; 姚克敏; 胡凝; 刘寿东; 胡继超; 江晓东; 陈万隆; 邱康俊; 杨坤; 金锁海
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2022-02-16

Abstract

本实用新型涉及一种转基因作物花粉实时图像自动采集仪，属于作物花粉实时图像自动采集处理技术领域。自动采集仪包括ARM核心板、CMOS数字显微镜、三维步进电机、自然重力沉降采样平台、电机驱动器、触摸屏、光源模块、SD卡和电源，使用该自动采集仪可以将转基因作物花粉的采集、识别、尺度定标、保存传输等全部过程实现自动化作业，提高花粉图像信息的采集效率，并且可以推广到作物花粉育种研究以及城市空气中花粉和粉尘颗粒进行实时监测。

Description

转基因作物花粉实时图像自动采集仪

技术领域

本实用新型涉及一种转基因作物花粉实时图像自动采集仪，属于作物花粉实时图像自动采集技术领域。

背景技术

目前对于转基因作物花粉图像的采集主要有两种方法。一种是基于自然重力沉降法，将涂有粘合剂的载玻片按照一定的空间规律放置于转基因作物实验田中直接进行花粉采集，随风飘散的花粉在其自身的自然重力作用下被载玻片捕获；另一种是基于空气流体连续性，通过一定的方法使转基因花粉通过空气流过采样介质被粘合剂所捕获。

自然重力沉降法需要在试验田周围放置大量的人工采集杆，每天都需要花费大量的时间放置载玻片和收集载玻片，最后还得通过传统的光学显微镜将落在载玻片上的花粉数量读取出来，需要较大的劳动强度；利用空气流体法，虽然不需要放置大量载玻片，但是在花粉采集过程中，人为的改变了采集器周围的气流环境，不能很好的反映出现实空气中的花粉浓度，而且仪器同样需要通过传统光学显微镜对载体进行数据读取。

无论是采用自然重力沉降法或者基于空气流体连续性设计的采集仪，都需要利用传统光学显微镜或者数字显微镜对载体进行人工读数，没法实现自动化，这就需要耗费大量的人力和时间，影响花粉图像信息采集效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了转基因作物花粉实时图像自动采集仪，将转基因作物花粉的采集、识别、保存传输等全部过程实现自动化作业，提高花粉图像信息的采集效率，可以推广到城市空气中花粉颗粒和粉尘颗粒的观测中。

本实用新型具体采用如下技术方案：

一种转基因作物花粉实时图像自动采集仪，其特征在于，包括ARM核心板、CMOS数字显微镜、三维步进电机、自然重力沉降采样平台、电机驱动器、触摸屏、光源模块、SD卡和电源，SD卡、电机驱动器、CMOS数字显微镜、触摸屏分别和ARM核心板连接，自然重力沉降采样平台和三维步进电机连接，三维步进电机和电机驱动器连接，光源模块分别为CMOS数字显微镜和触摸屏提供光源，电源为系统内部供电。

本实用新型的有益效果如下：

1、利用本实用新型的采集仪可以完成转基因作物花粉实时图像信息的自动采集、拍摄、存储和传输功能。通过后期的软件处理，可以自动计算出转基因作物花粉的数量，反演出当前空间的转基因作物花粉浓度，不需要人工对载玻片进行数据读取，节约了时间，提高了工作的效率。

2、传统自然重力沉降法获得每小时的花粉浓度资料则需要更多的人力每小时收集一次载玻片进行读数，本实用新型的采集仪可以自行设置采集周期，每小时对载玻片进行一次数据读取，可以很方便的获得每小时空间中的转基因作物花粉浓度资料，提高了工作的效率。

附图说明

图1为转基因作物花粉实时图像自动采集仪的结构组成框图。

图2为转基因作物花粉实时图像自动采集仪的工作流程图。

图3为仪器与人工对比杆摆放位置示意图。

图4为仪器工程结构示意图。

图5为利用本发明采集仪获得的花粉浓度与人工获得的花粉浓度对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1为转基因作物花粉实时图像自动采集仪的结构组成框图，包括ARM核心板、CMOS数字显微镜、三维步进电机、自然重力沉降采样平台、电机驱动器、触摸屏、光源模块、SD卡和电源。SD卡、电机驱动器、CMOS数字显微镜、触摸屏分别和ARM核心板连接，自然重力沉降采样平台和三维步进电机连接，三维步进电机和电机驱动器连接，光源模块分别为CMOS数字显微镜、触摸屏提供光源，电源为系统内部供电。其中，三维步进电机由横向步进电机、纵向步进电机和调焦步进电机组成，横向步进电机、纵向步进电机和调焦步进电机分别用于控制自然重力沉降采样平台的左右、前后以及上下方向的运动。

下面对各组成部件做详细描述。

1）ARM核心板

ARM核心板采用的三星公司的S3C2440A，主频400Mhz，最高达到533Mhz，配置了128M的SDRAM、128M的Nand Flash以及2M的Nor Flash，扩展出USB接口、SD数据存储接口、串口、RJ-45网络接口、LCD接口、CMOS接口以及一些GPIO口。负责控制三维步进电机平台运转，CMOS数字显微镜拍摄，处理CMOS数字显微镜传输回来的数字信号，压缩成图片信息保存到SD卡上，同时通过RJ-45接口传输到电脑上。

2）CMOS数字显微镜

CMOS数字显微镜成像原理与传统的光学显微镜相同，将目镜部分换成CMOS电子芯片，物体经物镜成像后在CMOS电子芯片上经过光电二极管和放大器将光信号转换成电信号，最终以数字信号的形式传输出来，保存成图像信息供后期使用。本具体实施方式的采集仪配有30w像素、130w像素两种规格的CMOS数字显微镜，可以拍摄30w到130w分辨率之间的花粉图片，可以分辨出花粉粒子的最小直径为10um。

3）三维步进电机平台

三维步进电机平台由三维步进电机、电机驱动器和采样平台组成，三维步进电机由横向步进电机、纵向步进电机和调焦步进电机三个步进电机组成，分别用于控制采样平台的左右、前后以及上下方向的运动。三维步进电机平台是整个仪器的核心部分，完成了自动收集转基因作物花粉，同时配合CMOS数字显微镜实现了自动拍摄转基因作物花粉图像信息的功能。

4）尺度定标、数据存储和传输

经尺度定标后拍摄的转基因作物花粉图像照片存储在ARM核心板上的SD存储卡中，通过网络接口传输到电脑上。

5）电源

整个仪器使用到3种电压，直流12V、直流5V以及直流3.3V，分别用来对步进电机、ARM核心板以及光源模块进行供电。12V电源有2种来源：一是通过AC/DC转换获得；二是直接使用12V锂电池，5V和3.3V电压分别在12V基础上通过DC/DC降压芯片LM2576获得。

转基因作物花粉实时图像自动采集仪的工作流程如图2所示，包括如下步骤：

1）打开电源，启动仪器内的CMOS数字显微镜自动对焦，当对焦清晰后，设置初始采样时间、采样周期以及载玻片显微拍摄帧数，否则重新对焦；

2）到达采样时间后，将采样平台自动伸出等待花粉自然重力沉降，采样周期结束时采样平台自动收回到焦距位置；

3）拍摄照片，拍摄结束后移至下一个拍摄点，按照设置的顺序及帧数自动进行拍照，待全部拍摄完毕后，将花粉图片传输到SD卡上，一次采样结束，自动转入下一次采样，直到结束采样。

用本实用新型提供的自动采集仪采集转基因玉米花粉图像，每天早晨与人工采集杆同时放置载玻片，仪器放置在花粉源的迎风方向，与人工采集杆到花粉源的距离相同，载玻片的高度也相同，保证两者获得的数据具有可比性。仪器与人工对比杆摆放位置如图3所示。设置采集周期为1小时，采集点个数为30，每个载玻片进行30次读数，分为3行，每行读取10个视场帧，最后将30个视场的花粉总数相加换算成单位面积花粉个数。经过校正后，仪器获得的花粉浓度与人工获得的花粉浓度如图5所示，两者具有很好的一致性。

图4为仪器工程结构示意图，整个仪器重4Kg(除去电池可降低0.5公斤)，便携性大大提高，能方便地安装于花粉采集现场。

Claims

1.一种转基因作物花粉实时图像自动采集仪，其特征在于，包括ARM核心板、CMOS数字显微镜、三维步进电机、自然重力沉降采样平台、电机驱动器、触摸屏、光源模块、SD卡和电源，SD卡、电机驱动器、CMOS数字显微镜、触摸屏分别和ARM核心板连接，自然重力沉降采样平台和三维步进电机连接，三维步进电机和电机驱动器连接，光源模块分别为CMOS数字显微镜和触摸屏提供光源，电源为系统内部供电。

2.根据权利要求1所述的转基因作物花粉实时图像自动采集仪，其特征在

于，三维步进电机由横向步进电机、纵向步进电机和调焦步进电机组成，横向步进电机、纵向步进电机和调焦步进电机分别用于控制自然重力沉降采样平台的左右、前后以及上下方向的运动。