CN202634550U

CN202634550U - 一种植物图像采集装置

Info

Publication number: CN202634550U
Application number: CN 201220184761
Authority: CN
Inventors: 马荣朝; 雷小龙; 任万军; 苟文; 刘利; 杨文钰
Original assignee: Sichuan Agricultural University
Current assignee: Sichuan Agricultural University
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-04-27

Abstract

本实用新型公开了一种植物图像采集装置，属于植物图像采集技术领域。本实用新型的植物图像采集装置，包括四根竖立的支撑架，所述支撑架之间通过四根下横向连杆与四根上横向连杆固定形成长方体或者正方体框架，在上横向连杆上通过连接接口连接有纵向连杆，在纵向连杆上设置有相机支撑板，所述相机支撑板上设置有用于放置相机的云台。本实用新型的植物图像采集装置，解决在田间（户外）采集图像及大型植株图像获取的问题，该植物图像采集装置能广泛应用于田间及室内，水稻、小麦、玉米等多种农作物的图像数据采集；结构简单、测量准确、应用广泛、成本低廉、灵活性强。

Description

一种植物图像采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种植物图像采集技术，特别是一种植物图像采集装置。

背景技术

虚拟农业是虚拟现实技术面向农业领域的应用，它借助于计算机软硬件设备，将农业生产的对象与过程数字化和可视化，从而将极为复杂且周期很长的生命科学的研究放在定量的时空坐标系统中进行分析，既可极大地缩短研究周期，又可直接得到定量的试验结果和虚拟体验的感性认识。植物的可视化、虚拟化和可控化，是植物科学与信息科学等学科交叉点上的前沿科学领域。虚拟农业不仅可以实现农作物数字化，还能为科研学者提供方便的交互性操作和观察等。基于虚拟现实及仿真技术的农作物生长系统的虚拟设计与仿真，对农作物的形态、生长过程和生产过程进行建模，通过三维可视化的方式展示农作物生产系统的外在特征并揭示其内在运行机制，从而为株型设计、农作物种植规划、产量预测、生态进化预测等提供一种新型的技术手段，缩短新品种的试验时间、减少农业生产试验的成本。实现农作物生长系统的虚拟设计与仿真需要融合多种学科，并利用各种理论、方法和技术作为支撑。

农作物的形态结构是其基因表达、资源获取和生殖繁衍等生命属性表征的载体，需要结合农作物的三维形态特征来进行农作物遗传特性认知、适应性评价和生产能力分析。农作物除了有复杂的外形特征，且其外在形态会随品种、地域和生产条件的不同而发生显著的变化。因而真实准确的形态和数据结构是实现农作物三维形态重构和生长过程模拟的基础，更具有现实意义。现常用的方法主要包括基于图像的方法和基于三维数字化仪或三维扫描仪的测量方法。基于图像的方法具有快速、成本低及非破坏性等优点，但存在后期参数提取难度大、测量精度有限和难以处理复杂的植株结构等问题。

农业在我国的国民经济中占有重要的地位，实现农作物生长状况的实时监测是农作物高产优质的关键环节，而基于图像的农作物三维重建和测量技术为解决这些问题提供了可行的方案。目前基于双目视觉技术的原理广泛应用于图像采集中，但主要是应用一个或两个相机和三脚架相结合，拍摄两张或多张照片实现农作物的三维结构重组。但对农作物的整个植株的精确重建还有较大问题，且难以应用到田间（室外）的图像采集中。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种植物图像采集装置，解决在田间（户外）采集图像及大型植株图像获取的问题，该植物图像采集装置能广泛应用于田间及室内，水稻、小麦、玉米等多种农作物的图像数据采集，且该采集装置具有结构简单、测量准确、应用广泛、成本低廉、灵活性强等优点，为科研工作者对农作物的图像采集提供一种新型装置，并为更加精确建立农作物的三维形态结构提供技术支持。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的植物图像采集装置，包括四根竖立的支撑架，所述支撑架之间通过四根下横向连杆与四根上横向连杆固定形成长方体或者正方体框架，在上横向连杆上通过连接接口连接有纵向连杆，在纵向连杆上设置有相机支撑板，所述相机支撑板上设置有用于放置相机的云台。

由于采用了上述结构，竖立的支撑架被固定形成长方体或者正方体框架，使得整个装置的结构稳靠，在使用时不会发生倒塌，保证使用的安全可靠，纵向连杆通过连接接口固定于上横向连杆上，且纵向连杆可以相对于与上横向连杆竖直方向或者水平方向上移动，在纵向连杆上设置有相机支撑板，所述相机支撑板上设置有云台，该云台可以用于放置相机，解决在田间（户外）采集图像及大型植株图像获取的问题，该植物图像采集装置能广泛应用于田间及室内，水稻、小麦、玉米等多种农作物的图像数据采集，为科研工作者对农作物的图像采集提供一种新型装置，并为更加精确建立农作物的三维形态结构提供技术支持。

本实用新型的植物图像采集装置，在所述支撑架的底部设置有底座。

由于采用了上述结构，支撑架的底部设置有底座，才底座底部采用圆盘，提高了该装置的稳定性，且使其在田间采集图像时不易陷入淤泥中。

本实用新型的植物图像采集装置，所述下横向连杆与上横向连杆之间相互平行，且所述支撑架与下横向连杆、上横向连杆之间通过蝶形螺杆连接。

由于采用了上述结构，下横向连杆与上横向连杆相互平行，且同时固定于支撑架上，可以根据实际的需要进行调整相对于支撑架的高度，同时支撑架与下横向连杆、上横向连杆之间通过蝶形螺杆连接，可以通过蝶形螺杆调节下横向连杆在支撑架上的高度，同时可以通过蝶形螺杆调节上横向连杆在支撑架上的高度，调节方便快捷，便于推广应用。

本实用新型的植物图像采集装置，两平行的上横向连杆上均设置有连接接口，所述连接接口上连接有纵向连杆，纵向连杆之间连接有相机支撑板。

由于采用了上述结构，在平行的两个上横向连杆上均设置有连接接口，且在连接接口上连接有纵向连杆，且纵向连杆之间连接有相机支撑板，由于两个纵向连杆均连接到上横向连杆上，因此可以任意调整下端的相机支撑板的角度，从而使得相机支承板上便于放置相机，且便于调节和使用。

本实用新型的植物图像采集装置，所述连接接口包括接口本体，所述接口本体的侧壁上设置有纵向连杆孔和横向连杆孔，在纵向连杆孔和横向连杆孔的孔壁上均设置有蝶形锁紧螺杆。

由于采用了上述结构，横向连杆孔能够与上横向连杆相互配合，使得连接接口可以在上横向连杆自由移动，纵向连杆孔能够与纵向连杆配合，使得纵向连杆可以相对于连接接口上下移动，在纵向连杆孔孔壁上设置有蝶形锁紧螺杆，可以控制纵向连杆的移动位置，在横向连杆孔的孔壁上设置有蝶形锁紧螺杆，可以控制连接接口在上横向连接杆上的移动位置，从而使得控制极为方便快捷。

本实用新型的植物图像采集装置，所述上横向连杆的截面呈矩形结构，且所述横向连杆孔为矩形孔并与上横向连杆配合，所述纵向连杆孔为圆孔，且与纵向连杆配合。

由于采用了上述结构，上横向连杆的截面呈矩形结构，便于选择使用，横向连杆孔为矩形孔并与上横向连杆配合，使得连接接口能稳靠地套于上横向连杆上，确保使用的方便快捷，制造简便，且容易选择；纵向连杆孔为圆孔与纵向连杆配合，使得连接接口能够与纵向连杆之间便于调整高度差，从而便于控制和调节，使得操作简便。

本实用新型的植物图像采集装置，所述云台包括云台本体，在云台本体的底部设置有底板，所述云台本体上设置有调节按钮，在所述云台本体的顶部设置有水平仪和相机连接螺钉。

由于采用了上述结构，在云台本体的底部设置有底板，可以用于放置在相机支撑板上，调节按钮可以调整云台本体上表面的倾斜角度，云台本体的顶部设置有水平仪，可以测试整个云台本体上表面的水平度，从而能够控制相机水平地放置进行拍摄，保证图像采集的清晰，相机连接螺钉，主要用于连接相机，可以将相机固定在云台上，避免脱落，保证器材使用的安全。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的植物图像采集装置，解决在田间（户外）采集图像及大型植株图像获取的问题，该植物图像采集装置能广泛应用于田间及室内，水稻、小麦、玉米等多种农作物的图像数据采集；

2、本实用新型的植物图像采集装置，结构简单、测量准确、应用广泛、成本低廉、灵活性强；

3、本实用新型的植物图像采集装置，为科研工作者对农作物的图像采集提供一种新型装置，并为更加精确建立农作物的三维形态结构提供技术支持。

附图说明

图1是本实用新型的植物图像采集装置的结构示意图；

图2是图1中连接接口的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是图1中云台的结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本实用新型中的左-右侧法图像采集系统图；

图7是本实用新型中的上-下侧法图像采集系统图；

图8是本实用新型中的双列斜侧法图像采集系统图；

图9是本实用新型中的垂直面法图像采集系统图。

图中标记：1-底座、2-支撑架、3-相机支撑板、4-云台、5-横向锁紧螺钉、6-下横向连杆、7-蝶形螺杆、8-相机、9-纵向连杆、10-连接接口、11-上横向连杆、10a-接口本体、10b-蝶形锁紧螺杆、10c-纵向连杆孔、10d-横向连杆孔、4a-云台本体、4b-调节按钮、4c-相机连接螺钉、4d-底板、4e-水平仪。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图5所示，本实用新型的植物图像采集装置，包括四根竖立的支撑架2，在所述支撑架2的底部设置有底座1，所述支撑架2之间通过四根下横向连杆6与四根上横向连杆11固定形成长方体或者正方体框架，所述下横向连杆6与上横向连杆11之间相互平行，且所述支撑架2与下横向连杆6、上横向连杆11之间通过蝶形螺杆7连接，两平行的上横向连杆11上均设置有连接接口10，所述连接接口10上连接有纵向连杆9，纵向连杆9之间连接有相机支撑板3，所述连接接口10包括接口本体10a，所述接口本体10a的侧壁上设置有纵向连杆孔10c和横向连杆孔10d，在纵向连杆孔10c和横向连杆孔10d的孔壁上均设置有蝶形锁紧螺杆10，所述上横向连杆11的截面呈矩形结构，且所述横向连杆孔10d为矩形孔并与上横向连杆11配合，所述纵向连杆孔10c为圆孔，且与纵向连杆9配合，所述相机支撑板3上设置有用于放置相机的云台4，所述云台4包括云台本体4a，在云台本体4a的底部设置有底板4d，所述云台本体4a上设置有调节按钮4b，在所述云台本体4a的顶部设置有水平仪4e和相机连接螺钉4c。

本实用新型的植物图像采集装置，其图像采集有如下几种方法：

方法一，左-右侧法图像采集系统，如图6所示，该系统从和两个位置分别拍摄两幅图像，其中要求和的光轴重合，轴相互重合，轴相互平行。实际操作中，将相机固定台移动到需要的位置并固定，后再调整连接接口移动云台到预定位置，拍摄图像，然后调松蝶形锁紧螺钉，使相机向右移动一定位置，拍摄图像。通过这两幅图像，利用立体视觉技术能算出目标特征点的三维坐标。

方法二，上-下侧法图像采集系统，如图7所示，该系统从和两个位置分别拍摄两幅图像，其中要求和的光轴平行，轴相互平行，轴相互重合。实际操作中，将相机固定台移动到需要的位置并固定，后再调整连接接口移动云台到预定位置，拍摄图像，然后调松蝶形锁紧螺钉，使相机缓慢向下移动一定位置，拍摄图像。通过这两幅图像，利用立体视觉技术能算出目标特征点的三维坐标。

方法三，双列斜侧法图像采集系统；如图8所示，该系统从和两个位置分别拍摄两幅图像，其中要求和的光轴平行，轴相互平行，轴相互平行。实际操作中，将相机固定台移动到需要的位置并固定，后再调整连接接口移动云台到预定位置，拍摄图像，然后调松蝶形锁紧螺钉，使相机缓慢向右移动一定位置同时向下移动一定位置，拍摄图像。通过这两幅图像，利用立体视觉技术能算出目标特征点的三维坐标。

方法四，垂直面法图像采集系统，如图9所示，该系统从和两个位置分别拍摄两幅图像，其中要求和分布位于平面和平面内，且和的光轴垂直，轴相互垂直，轴相互垂直。实际操作中，在正面（平面）将相机固定台移动到需要的位置并固定，后再调整连接接口移动云台到预定位置，拍摄图像，然后调松蝶形锁紧螺钉，类似前面操作在侧面（平面）使相机调整到预定位置并调节水平，拍摄图像。通过这两幅图像，利用立体视觉技术能算出目标特征点的三维坐标。

本实用新型的植物图像采集装置，主要应用双目视觉原理从正面、侧面实现多种不同方位摄取图像，可更加详细地表达农作物各部位的形态特征，进而精确地建立农作物的三维形态结构。该装置采用四支不锈钢矩形管作为支撑架，且其底部采用圆盘，提高了该装置的稳定性且使其在田间采集图像时不易陷入淤泥中。4根支撑与8根横向连杆采用蝶形螺杆连接，易于拆装及灵活移动；并且该装置能调整整体框架的尺寸，可根据农作物不同生长期进行调整。固定好框架后，在上端的两个横向连杆上装有连接接口，可实现横向及纵向的移动，从而为选择合理的调整方式提供条件。搭建好框架及相机固定平台后，需要对其调整水平，该装置采用圆形气泡水平仪放于平台中央，调整云台的调节按钮，使水平仪中的气泡位于平台中央时停止调整，采集图像。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种植物图像采集装置，其特征在于：它包括四根竖立的支撑架（2），所述支撑架（2）之间通过四根下横向连杆（6）与四根上横向连杆（11）固定形成长方体或者正方体框架，在上横向连杆（11）上通过连接接口（10）连接有纵向连杆（9），在纵向连杆（9）上设置有相机支撑板（3），所述相机支撑板（3）上设置有用于放置相机的云台（4）。

2.如权利要求1所述的植物图像采集装置，其特征在于：在所述支撑架（2）的底部设置有底座（1）。

3.如权利要求1或2所述的植物图像采集装置，其特征在于：所述下横向连杆（6）与上横向连杆（11）之间相互平行，且所述支撑架（2）与下横向连杆（6）、上横向连杆（11）之间通过蝶形螺杆（7）连接。

4.如权利要求3所述的植物图像采集装置，其特征在于：两平行的上横向连杆（11）上均设置有连接接口（10），所述连接接口（10）上连接有纵向连杆（9），纵向连杆（9）之间连接有相机支撑板（3）。

5.如权利要求4所述的植物图像采集装置，其特征在于：所述连接接口（10）包括接口本体（10a），所述接口本体（10a）的侧壁上设置有纵向连杆孔（10c）和横向连杆孔（10d），在纵向连杆孔（10c）和横向连杆孔（10d）的孔壁上均设置有蝶形锁紧螺杆（10）。

6.如权利要求5所述的植物图像采集装置，其特征在于：所述上横向连杆（11）的截面呈矩形结构，且所述横向连杆孔（10d）为矩形孔并与上横向连杆（11）配合，所述纵向连杆孔（10c）为圆孔，且与纵向连杆（9）配合。

7.如权利要求1或2或4或5或6所述的植物图像采集装置，其特征在于：所述云台（4）包括云台本体（4a），在云台本体（4a）的底部设置有底板（4d），所述云台本体（4a）上设置有调节按钮（4b），在所述云台本体（4a）的顶部设置有水平仪（4e）和相机连接螺钉（4c）。