CN202614685U

CN202614685U - 用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置

Info

Publication number: CN202614685U
Application number: CN 201120523669
Authority: CN
Inventors: 吕川根; 胡凝; 姚克敏; 孙仲明; 张晓翠; 张启军; 宗寿余; 夏士健; 漆庆明; 孙永华
Original assignee: Jiangsu Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Jiangsu Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2021-12-15

Abstract

一种用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置，包括鱼眼相机和鱼眼镜头（1）、自平衡平台（2）、升降台和底座（7），所述鱼眼相机和鱼眼镜头（1）安装在自平衡平台（2）上，自平衡平台（2）与升降台连接，升降台底部与底座（7）连接。本实用新型设计了一种鱼眼相机调节垂直高度的自平衡装置，让观测者站在田埂上就可以轻松操作鱼眼摄像的垂直高度调节，实现了完全无破坏性测量，从而保障了冠层结构参数测量的准确性。

Description

用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于作物冠层结构间接测量技术领域，具体涉及一种用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置。

背景技术

[0002] 目前，叶面积指数的间接测量方法主要是以贝尔兰勃特（Beer-Lambert）辐射传输原理为基础，通过测量直射与漫射光的分布、冠层截获的辐射量以及冠层下方的辐射水平、消光系数、冠层孔隙率，获取与冠层结构有关的参数，例如叶面积指数、冠层间隙度以及间隙分布状况。

作物群体非破坏性测量已经成为冠层结构测量的重要手段，如LAI-2000植物冠层分析仪（美国LICOR公司）、TRAC植物冠层分析仪（加拿大3rd Wave公司）、AccuPAR LP-80作物冠层分析仪（美国Decagon公司）、TOP-1000植物冠层分析仪（浙江托普仪器有限公司）等，均是通过测量冠层内光合有效辐射，由辐射衰减率推算出冠层结构参数；CI-110 /CI-120植物冠层图像分析仪（美国CID公司）、HemiView数字植物冠层分析系统（英国Delta-T公司）和WinScanopy林地冠层分析仪（加拿大Regent公司）是利用鱼眼镜头和数据相机/CCD图像传感器，从植物冠层下方或森林地面向上取像，再将高清晰度的图像进行分析处理，获取冠层结构参数。

其中以鱼眼镜头作为核心的冠层分析系统，视野范围广（天顶角：0 -75°；方位角：360°）。因此，包含信息量大，而且可以屏蔽影响计算结果的部分图像，适用范围比LAI-2000等更广；尤其是以数据相机作为数据采集和存储终端，价格便宜，可作为冠层分析仪的入门产品，用于常规冠层参数的观测。

但是，HemiView数字植物冠层分析系统和WinScanopy林地冠层分析仪，应用于作物比如水稻、小麦等或者其他低矮植物冠层的研究时会遇到以下问题，使得获取的图像不能反映作物的真实状况，从而影响观测结果的准确性：

1. 无论是三脚架或是自平衡相机安放支架，装置本身的宽度远远大于一般作物的行距，如果要在冠层内拍摄鱼眼图像，势必会干扰甚至破坏作物的冠层结构。

2. 作物冠层的密度高，在田间操作仪器难度大。而鱼眼图像对相机的水平要求非常高，加上同时要调整拍摄的高度，操作员很难不破坏植株。

2. 由于鱼眼图像天空像元比土壤像元更容易从叶片像元中区分出来，因此，鱼眼相机都是在冠层底部向上拍摄图像。三脚架或是自平衡相机安放支架虽然可以调节垂直高度，但装置本身高度大于0.5m，虽然可以轻松在森林等高大植被内拍摄整个冠层的图像，但是，水稻、小麦等作物高度仅1m左右，无法获取整个作物冠层的图像，仅能计算部分高度冠层的叶面积指数，大大降低了冠层分析系统的应用价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型设计了一种用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置，让观测者站在田埂上就可以轻松操作鱼眼摄像的垂直高度调节，实现了完全无破坏性测量，从而保障了冠层结构参数测量的准确性。

本实用新型采用如下技术方案：

一种鱼眼相机调节垂直高度的自平衡装置，包括底座、升降台、丝杆、自平衡平台四个部分。装置宽度为15cm（水稻行距一般为25cm），长度为50cm，实际可调节高度为20cm-100cm。

一种用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置，包括鱼眼相机和鱼眼镜头1、自平衡平台2、升降台和底座7，所述鱼眼相机和鱼眼镜头1安装在自平衡平台2上，自平衡平台2与升降台连接，升降台底部与底座7连接。

所述丝杆5两端与升降台支撑架的连接部位相连，其中丝杆5一端设有手摇柄4。

所述升降台采用剪叉式结构，由上支撑架3、下支撑架30、上升降杆6和下升降杆60组成，上支撑架3、下支撑架30、上升降杆6和下升降杆60构成四杆机构，上升降杆6和下升降杆60通过固定销8转动连接，上支撑架3和下支撑架30通过螺母销9转动相连，丝杆5一端与固定销8固定连接，丝杆5另一端与螺母销9连接，升降台的下侧通过下支撑架30和下升降杆60与底座7活动相连。

所述底座7由一块长方形的金属块构成，其宽度不超过水稻行距。

所述自平衡平台2采用重力自平衡设计，由相互垂直的2个力臂组成，分别控制x、y方向的倾斜。

本实用新型的有益效果如下：

1．本实用新型的装置宽度为15cm，长度为50cm，最低高度为20cm，最高高度为100cm。装置宽度小于一般水稻行距，可以在行间自由移动；长度为50cm，可以保证整套仪器的稳定性；可调整高度为20-100cm，能够满足水稻、小麦等低矮作物冠层内的鱼眼图像拍摄需要。

2. 本实用新型的装置可以帮助观测者很容易获取不同高度的鱼眼图像。鱼眼图像对相机的水平要求非常高，利用自平衡平台可以自动维持数据相机的水平状态，利用升降台可以让观测者在田边摇动丝杆轻松抬升相机的高度。

3、本实用新型的装置，让观测者站在田埂上就可以轻松操作鱼眼摄像的垂直高度，实现了完全无破坏性测量，从而保障了冠层结构参数测量的准确性。

附图说明

图1 是本实用新型的用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置的结构图。

图2 是本实用新型的用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置的工作流程图。

图1中：1为鱼眼相机和鱼眼镜头、2为自平衡平台、3为上支撑架、30为下支撑架、4为手摇柄、5为丝杆、6为上升降杆、60为下升降杆、7为底座、8为固定销、9为螺母销。

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。

丝杆5两端与升降台支撑架的连接部位相连，其中丝杆5一端设有手摇柄4。

升降台采用剪叉式结构，由上支撑架3、下支撑架30、上升降杆6和下升降杆60组成，上支撑架3、下支撑架30、上升降杆6和下升降杆60构成四杆机构，上升降杆6和下升降杆60通过固定销8转动连接，上支撑架3和下支撑架30通过螺母销9转动相连，丝杆5一端与固定销8固定连接，丝杆5另一端与螺母销9连接，升降台的下侧通过下支撑架30和下升降杆60与底座7活动相连。

底座7由一块长方形的金属块构成。其宽度不超过水稻行距。

自平衡平台2采用重力自平衡设计，由相互垂直的2个力臂组成，分别控制x、y方向的倾斜。

图1为鱼眼相机调节垂直高度自平衡装置的结构图，包括底座、升降台、丝杆、自平衡平台四个部分。其中，升降台连接底座和自平衡平台，丝杆连接升降台的支撑架，数码相机安装在自平衡平台内。

下面对各组成部件做详细描述。

1. 底座：底座由一块长方形的金属块构成。底座长度50cm，宽度15cm，宽度不超过水稻行距，以保证装置能在水稻行间自由移动；长度大于宽度，以保证装置在田间观测时的稳定性。

2. 升降台：升降台采用剪叉式设计，由左右2组、上下2层支撑架组成。升降台的上下抬升和降低靠支撑架的展开与折叠来实现，通过本装置，可以使得数码相机在20cm-100cm高度范围内升降。升降台的下侧和底座相连，上侧连接自平衡平台。

3. 丝杆：丝杆两端与升降台支撑架的连接部位相连，其中丝杆一端采用手摇柄设计。观测者可以摇动手摇柄，带动丝杆转动来控制支撑架的展开与折叠，从而实现升降台的上下抬升和降低。

4. 自平衡平台：自平衡平台采用一种重力自平衡设计。由相互垂直的2个力臂组成，分别控制x、y方向的倾斜。由于每款数码相机的重量和形状不同，观测者首次将数码相机安装在自平衡平台上时，需要利用水平仪调整自平衡平台内部重力块的位置，以调整自平衡平台x、y方向的重力，直至两个方向的力量平衡，以保证数码相机的镜头总是水平向上。此外，由于自平衡平台会挡住快门位置，而且手动控制快门会影响镜头的水平状态，也会使得相片中存在观测者的人像，影响图像质量，应采用无线遥控器拍摄。

眼相机调节垂直高度自平衡装置的工作流程如图2所示，包括如下步骤：

1. 打开数码相机电源，将快门设定为无线遥控。

2. 将数码相机安装在自平衡平台。如果是首次安装，需要用水平仪调整平台内重力块的位置，以保证安装好相机的自平衡平台能在重力作用下自动保持水平状态。

3. 摇动丝杆，将升降台高度调整到最低。

4. 将整个装置沿着稻田的行间空隙推入田中观测点位置。

5. 按动无线遥控器，拍摄第一张图像。

6. 摇动丝杆，抬升升降台高度至指定位置，拍摄第二张图像，……，如此重复，直至全部拍摄完成后，将升降台高度调整到最低，然后再将整个装置沿着稻田的行间空隙移出田间。

利用鱼眼相机调节垂直高度自平衡装置在水稻冠层内不同高度上拍摄鱼眼相片，实际应用显示，本装置对冠层无破坏性，图像可真实反映群体冠层结构。

实际应用显示，可以如实反映品种的冠层结构差异。

Claims

1.一种用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置，其特征是包括鱼眼相机和鱼眼镜头（1）、自平衡平台（2）、升降台和底座（7），所述鱼眼相机和鱼眼镜头（1）安装在自平衡平台（2）上，自平衡平台（2）与升降台连接，升降台底部与底座（7）连接。

2.根据权利要求1所述的用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置，其特征在于所述用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置还包括丝杆（5），所述丝杆（5）两端与升降台支撑架的连接部位相连，其中丝杆（5）一端设有手摇柄（4）。

3.根据权利要求2所述的用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置，其特征在于所述升降台采用剪叉式结构，由上支撑架（3）、下支撑架（30）、上升降杆（6）和下升降杆（60）组成，上支撑架（3）、下支撑架（30）、上升降杆（6）和下升降杆（60）构成四杆机构，上升降杆（6）和下升降杆（60）通过固定销（8）转动连接，上支撑架（3）和下支撑架（30）通过螺母销（9）转动相连，丝杆（5）一端与固定销（8）固定连接，丝杆（5）另一端与螺母销（9）连接，升降台的下侧通过下支撑架（30）和下升降杆（60）与底座（7）活动相连。

4.根据权利要求1所述的用于水稻冠层鱼眼摄像调节垂直高度的自平衡装置，其特征在于所述底座（7）由一块长方形金属块构成，其宽度不超过水稻行距。

5.根据权利要求1所述的用于水稻冠层鱼眼摄像的调节垂直高度的自平衡装置，其特征在于所述自平衡平台（2）采用重力自平衡设计，由相互垂直的2个力臂组成，分别控制x、y方向的倾斜。