CN207408272U - 基于线阵列相机和x射线双模式成像的水稻粒型参数测量装置 - Google Patents

基于线阵列相机和x射线双模式成像的水稻粒型参数测量装置 Download PDF

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黄成龙
杨万能
叶军立
孙晋武
张东
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Abstract

本实用新型公开了一种基于线阵列相机和X射线双模式成像的水稻粒型参数测量装置,适用于农业科研人员自动测量并记录单株或单批次水稻粒型参数。谷粒输入料斗下方安装一级输送线,输送线正上方安装一个线阵列相机和一个线阵列X射线探测器用来采集谷粒图像,采取的是双模式成像技术。谷粒经过线阵列CCD和X射线探测器的正下方时,X射线能识别出实粒和空瘪粒,软件会测出谷粒的总粒数和实粒的粒数,线阵列CCD将采集到的图像通过网线传到图像采集卡及计算机,测出谷粒的粒长、粒宽以及长宽比等。本实用新型只用了一级输送线,大大缩短了谷粒在输送线上运输的时间和图像采集时间,提高了测量效率和测量精度,缩小了考种机的跨距,节约了空间,方便安装拆卸以及后期的维护。

Description

基于线阵列相机和X射线双模式成像的水稻粒型参数测量 装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种在线无损检测方法,具体特指一种用机器视觉技术动态获取 谷物参数的一种水稻粒数和粒型参数自动测量装置及方法。
背景技术
[0002] 水稻的粒型参数如:粒长、粒宽以及长宽比是水稻考种中的几个关键参数。在自动 化考种方面,在中国专利网上检索“考种机”,发现已经出现了数字考种机和数字化水稻考 种机,但是数字化水稻考种机采用的是线阵列相机扫描技术。因为线阵列相机扫描技术只 能提取图片中的总粒数和粒型参数,不能识别实粒和空瘪粒的粒数分别是多少。因此,现有 的数字化水稻考种机必须采用风选装置将实粒和空瘪粒筛选分开,采用两个线阵列CCD分 别采集实粒和空瘪粒图像,第一线阵列CCD提取谷粒的总粒数,第二线阵列CCD提取实粒的 粒数和粒型参数。整个装置非常臃肿,且风选装置筛选实粒时有可能将实粒吹走,测量精度 和测量效率不高。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是为了克服上述不足提供一种新的水稻粒型参数自动测量装 置及方法。基于线阵列相机扫描的成像技术采集谷粒图像后加以图像处理和分析可以提取 谷粒的粒数和粒型参数,基于线阵列X射线扫描的成像技术可获取谷粒内部结构信息,识别 出实粒和空瘪粒。
[0004] 本实用新型所采用的技术方案是:重新设计了图像采集装置,采用了线阵列相机 扫描和线阵列X射线扫描的双模式成像技术,实粒和空瘪粒经过线阵列相机和X射线探测器 时,计算机根据采集到的图片既能获取谷粒的粒型参数,也能获取谷粒的总粒数和实粒的 粒数。谷粒经过线阵列CCD和X射线探测器的正下方时,x射线能识别出实粒和空瘪粒,软件 会测出谷粒的总粒数和实粒的粒数,线阵列CCD将采集到的图像通过网线传到图像采集卡 及计算机,测出谷粒的粒长、粒宽以及长宽比。本实用新型主要由谷粒传送装置、图像采集 装置、PLC控制器、计算机系统这4个功能集成部件组成。
[0005] 1)谷粒传送装置:完成谷粒的分散与传输,并实现与图像采集装置的采集速度匹 配。主要包括谷粒输入料斗和一级输送线,输送线包括提供动力的伺服电机及控制器、输送 带、皮带轮、同步带。谷粒输入料斗的下方安装输送线,输送线给线阵列CCD和线阵列X射线 提供拍摄平台。伺服电机驱动器产生驱动电流控制伺服电机旋转带动输送线运动,驱动器 的驱动信号由PLC控制输出,使输送带做稳定的匀速运动,配合线阵列CCD和X射线得到不失 真的图像。
[0006] 2)图像采集装置:用于获取谷粒的图像。主要由一个线阵列CCD、一个X射线探测 器、光源系统以及图像采集卡组成。线阵列CCD和X射线探测器安装于输送线上方的安置架 顶部,用于对谷粒成像;光源系统为线阵列光源,为线阵列CCD提供照明。采集得到的图像通 过图像采集卡传入计算机,通过软件处理程序提取谷粒的各项参数。 _7] 3) PLC控制器分别与所述输送线的伺服电机相连,用于控制输送线的启动停止和 速度变化;PLC控制器同时和计算机系统相连,通过串口实现通信。
[0008] 4)计算机系统:分别连接所述线阵列CCD、x射线探测器、PLC控制器:所述计算机系 统向线阵列CCD、X射线探测器、PLC控制器发出控制命令,接收线阵列CCD、x射线探测器采集 到的图像,并进行图像处理、显示和存储测量结果。
[0009]本实用新型的有^效果是,本实用新型只用了一级输送线,大大缩短了谷粒在输 送线上运输的时间和图像采集时间,提高了测量效率和测量精度,缩小了考种机的跨距,节 约了空间,方便安装拆卸以及后期的维护。
附图说明
[0010]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0011]图1为本实用新型主视结构示意图;
[0012]图2为本实用新型的工作流程图;
[0013]图3为本实用新型采集得到的谷粒的LCCD阈值分割结果图像;
[00M]图4为本实用新型采集得到的谷粒的X射线阈值分割结果图像。
[0015]图中1 •输入料斗,2.线阵列CCD,3.线阵列X射线探测器,4.线阵列光源,5.带轮,6. 同步带,7 •伺服电机及控制器,8 •输送带,9. PLC控制器,10.谷粒收集装置,11 •图像采集卡 及计算机。
具体实施方式
[0016] 实施例
[0017]系统的具体硬件结构如图1:本装置设置谷粒输入料斗1,一级输送线,一级输送线 结构主要包括带轮5、同步带6、伺服电机及控制器7、输送带8。输送带的动力由伺服电机及 控制器7提供,实现输送带的匀速运行。在输送带8正上方安装有线阵列CCD 2和线阵列X射 线探测器3,由线阵列光源4提供照明,用于获取谷粒的图像。PLC控制器9和输送线的伺服电 机7相连,实现对伺服电机的自动化控制,进一步控制输送线的动作包括启动停止和速度的 自动化控制。PLC控制器9同时和计算机系统11相连,通过串口实现通信。线阵列CCD和线阵 列射线探测器采集到的图像通过网线传送到图像采集卡和计算机系统11.
[0018]本实用新型的工作流程如下:操作人员先用鼠标在电脑显示屏上点击“开始测 量”,此时线阵列CCD、X射线探测器、输送线会开始运行。将脱粒完毕的一株水稻的所有谷 粒,包括饱粒和空瘪粒,倒入输入料斗中。当谷粒通过线阵列(XD和X射线探测器正下方时,X 射线能识别出实粒和空瘪粒,软件会测出谷粒的总粒数和实粒的粒数,线阵列CCD将采集到 的图像通过网线传到图像采集卡及计算机,测出谷粒的粒数、粒长、粒宽以及长宽比。谷粒 到达输送线末端后会掉落到谷粒回收装置中,单株水稻测量完毕后,操作人员要在电脑屏 幕上依次点击“结束测量”,如果要测量新的一株水稻谷粒,根据以上步骤循环即可。

Claims (3)

1. 基于线阵列相机和X射线双模式成像的水稻粒型参数测量装置,包括谷粒输入料斗 (1),输送线,线阵列CCD (2),线阵列X射线探测器⑶,其特征在于:输送带⑻的正上方安装 线阵列CCD (2)和线阵列X射线探测器⑶用于采集输送带上的谷粒图像。
2. 根据权利要求1所述基于线阵列相机和X射线双模式成像的水稻粒型参数测量装置, 所述线阵列CCD (2)用于采集输送带上的谷粒图像;PLC控制器分别与所述输送线的伺服电 机相连,用于控制输送带的启动停止和速度变化;PLC控制器同时和计算机系统相连,通过 串口实现通信。
3. 根据权利要求2所述的基于线阵列相机和X射线双模式成像的水稻粒型参数测量装 置,所述计算机系统分别连接阵列相机、线阵列X射线探测器、PLC控制器:所述计算机系统 根据接收到的指令向PLC控制器、线阵列CCD、线阵列X射线探测器控制发出控制命令,接收 线阵列CCD和线阵列X射线探测器采集到的图像,并进行图像处理、显示和存储测量结果。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109738442A (zh) * 2019-01-05 2019-05-10 华中农业大学 一种基于大视野x射线可见光配准成像的水稻稻穗性状全自动提取系统

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GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of utility model: Rice grain shape parameter measurement device based on line array camera and X-ray dual mode imaging

Effective date of registration: 20210624

Granted publication date: 20180525

Pledgee: Wuhan area branch of Hubei pilot free trade zone of Bank of China Ltd.

Pledgor: WUHAN GREENPHENO SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2021420000046

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