CN207995217U - 一种顶部与侧面成像的植物表型成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种顶部与侧面成像的植物表型成像装置，包括：固定支架，所述固定支架包括竖直支架与折叠支架，所述折叠支架与所述竖直支架转动连接且所述折叠支架相对于竖直支架的摆角为0°～90°；滑动连接在所述固定支架上的成像单元；当所述固定支架处于侧面成像状态时，所述成像单元位于竖直支架上且所述成像单元沿着所述竖直支架的延伸方向滑动；当所述固定支架处于顶部成像状态时，所述折叠支架相对于竖直支架的摆角为90°，所述成像单元位于折叠支架上且所述成像单元沿着所述折叠支架的延伸方向滑动。本实用新型将顶部成像与侧面成像结合一体，处理得到待测植物的相应植物表型数据，节约研究和育种成本。

Description

一种顶部与侧面成像的植物表型成像装置

技术领域

本实用新型涉及植物表型成像单元的技术领域，尤其涉及一种顶部与侧面成像的植物表型成像装置。

背景技术

植物表型是受基因和环境因素决定或影响的，反映植物结构及组成、植物生长发育过程及结果的全部物理、生理、生化特征和性状。

在生物学和遗传育种领域，特别是作物育种领域，表型是指基因型和环境决定的形状、结构、大小、颜色等生物体的外在性状，因此植物表型参数的分析与育种息息相关。

现有技术中的植物表型成像单元通常将成像单元设置在待测植物的上方，用于拍摄得到待测植物顶部图像，并对其进行分析，但是无法得到植物高度、宽度和茎叶夹角等数据，若需要得到前述数据，需要再另外购置用于侧面成像的植物表型成像装置进行采集侧面图像，大大增加了研究和育种成本，因此，急需提供一种既能够对待测植物进行顶部成像也能进行侧面成像的植物表型成像装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种顶部与侧面成像的植物表型成像装置，能够同时实现待测植物的顶部成像和侧面成像，处理得到待测植物的相应植物表型数据，节约研究和育种成本。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种顶部与侧面成像的植物表型成像装置，包括：固定支架，所述固定支架包括竖直支架与折叠支架，所述折叠支架与所述竖直支架转动连接且所述折叠支架相对于竖直支架的摆角为0°～90°；滑动连接在所述固定支架上的成像单元；当所述固定支架处于侧面成像状态时，所述成像单元位于竖直支架上且所述成像单元沿着所述竖直支架的延伸方向滑动；当所述固定支架处于顶部成像状态时，所述折叠支架相对于竖直支架的摆角为90°，所述成像单元位于折叠支架上且所述成像单元沿着所述折叠支架的延伸方向滑动。

当采用成像单元对待测植物进行侧面成像时，使得成像单元位于竖直支架上，并滑动调节成像单元的高度，使之能够正对着待测植物进行侧面图像信息采集。当采用成像单元对待测植物进行顶部成像时，使得成像单元位于折叠支架上，并使得折叠支架与竖直支架呈90°夹角，成像单元正好位于待测植物的正上方并对待测植物进行顶部图像信息采集。因此，上述结构的成像单元即能够得到待测植物的顶部图像信息，还能够得到待测植物的侧面图像信息，而传统的植物表型成像单元只能单一得到顶部图像信息或者侧面图像信息，无法采用同一植物表型成像装置同时完成上述两种方向上的图像信息的采集，因此，在对待测植物进行分析时，需要购置两台不同角度拍摄的植物表型成像装置，而且当采用两台植物表型成像装置时，待测植物需要搬运，浪费人力和时间，也容易对植物造成损害。

优选地，所述顶部与侧面成像的植物表型成像装置还包括：控制器，所述控制器与所述成像单元连接。

优选地，所述顶部与侧面成像的植物表型成像装置还包括：底座，所述竖直支架与所述底座通过升降机构连接。

通过设置升降机构，能够对竖直支架的高度进行调整，当需要测量的植物高度较高时，通过调节竖直支架的高度增加成像单元调整的高度范围，因此，扩大了本装置能够处理的待测植物的高度范围。

优选地，所述升降机构包括相互啮合的升降齿轮和升降齿条，所述升降齿轮设置于所述底座上且能够绕着自身的轴线旋转，所述升降齿条固设在所述竖直支架上。

优选地，所述升降机构还包括升降电机，所述升降电机与所述升降齿轮连接并带动所述升降齿轮转动；所述升降电机与所述控制器连接。

控制器通过对成像单元传来的侧面图像信息进行分析，得到待测植物高度，从而控制升降电机将竖直支架调整到合适的高度，避免后续折叠支架与竖直支架呈90°摆角并采集顶部图像信息时，待测植物会撞到成像单元上。而且通过设置升降电机带动升降齿轮旋转，然后升降齿轮通过升降齿条带动竖直支架在高度方向上升降，不需要人工控制，实现自动化，节约人力成本。

优选地，所述成像单元通过滑动机构与所述固定支架滑动连接；所述固定支架靠近成像单元的一侧设有成像导向槽，所述成像导向槽沿着所述固定支架的延伸方向延伸，所述成像单元上设有与所述成像导向槽匹配的成像导向块，所述成像导向块位于所述成像导向槽内；所述滑动机构包括：导向皮带、第一收卷电机和第二收卷电机，所述导向皮带的两端分别绕设在所述第一收卷电机的转轴和第二收卷电机的转轴上，所述导向皮带位于所述成像导向槽内且与所述成像导向块连接，带动所述成像导向块在成像导向槽内滑动。

优选地，所述第一收卷电机和第二收卷电机均与所述控制器连接。

上述结构中，能够采用控制器自动控制滑动机构中的第一收卷电机和第二收卷电机的正转、反转与启停，在得到待测植物的侧面图像信息后，将成像单元移动到折叠支架的中间位置上，使成像单元对准待测植物，再进行采集待测植物的顶部图像信息。

优选地，所述底座上设有触地的万向轮。

通过设置万向轮能够使得整个装置灵活的移动，避免了待测植物的人为搬运以及移动和旋转。

优选地，所述顶部与侧面成像的植物表型成像装置还包括：万向轮驱动装置，所述万向轮驱动装置与所述万向轮连接；所述万向轮驱动装置与所述控制器连接。

通过控制器控制万向轮驱动装置驱动万向轮转动整个植物表型成像单元，实现采集待测植物从水平方向上不同角度得到的侧面图像信息，无需人工推动整个植物表型成像单元，省时省力。

优选地，所述顶部与侧面成像的植物表型成像装置还包括：控制面板，所述控制面板与所述控制器连接；和/或所述控制器与外部智能设备通信连接。

通过将控制面板与控制器连接，操作人员能够通过控制面板直接输入需要控制器执行的指令，从而调整竖直支架的高度、成像单元位于固定支架上的位置以及成像单元采集待测植物的侧面图像信息的角度。控制器能够与外部智能设备通讯连接，通过外部智能设备控制竖直支架的高度、成像单元位于固定支架上的位置以及成像单元采集待测植物的侧面图像信息的角度，并且能够将成像单元采集到的顶部图像信息和侧面图像信息传输至外部智能设备内进行储存与分析。

本实用新型提供的一种顶部与侧面成像的植物表型成像装置，能够带来以下有益效果：

本实用新型通过将固定支架设置为相互铰接的竖直支架和折叠支架，并使得成像单元能够在竖直支架和折叠支架上滑动，当需要得到待测植物的侧面图像信息时，则将成像单元设置于竖直支架上，并根据待测植物的高度对成像单元进行高度调整。当需要得到待测植物的顶部图像信息时，则将成像单元移动到折叠支架上，并采集待测植物的顶部图像信息。从而实现待测植物的顶部成像和侧面成像，同时得到待测植物的所有植物表型数据，只需购置一台植物表型成像单元即可，节约研究和育种成本。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对顶部与侧面成像的植物表型成像装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型的顶部与侧面成像的植物表型成像装置的一种具体实施方式的竖直支架与折叠支架呈90°摆角时的主视图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1的后视图；

图4是图1从一个方向看过去的立体图；

图5是图1从另一个方向看过去的立体图；

图6是图4中的竖直支架与折叠支架的铰接处的结构示意图；

图7是图1中的升降机构的结构示意图；

图8是图3中的控制面板处的局部放大图；

图9是固定支架与成像单元滑动连接处的局部放大图；

图10是图1的竖直支架与折叠支架呈0°摆角时的结构示意图。

附图标号说明：

1-竖直支架，2-折叠支架，3-成像单元，4-底座杆，5-万向轮，6-竖直支架与折叠支架的铰接处，6a-铰接转轴，6b-第一耳板，6c-第二耳板，6d-固定螺母，6e-第一抵设凸缘，6f-第二抵设凸缘，7-外壳，8-控制面板，8a-显示屏，8b-电源键，8c-照相键，8d-逆时针旋转键，8e-顺时针旋转键，8f-向上键，8g-向下键，9-电池，10-电源线，11a-升降齿条，11b-升降齿轮，11c-升降电机，12-网口，13a-成像导向槽，13b-成像导向块。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

【实施例1】

实施例1公开了一种顶部与侧面成像的植物表型成像装置的具体实施方式，包括：固定支架与滑动连接在该固定支架上的成像单元3，成像单元3用于采集待测植物的图像信息，可以是CCD相机或者其他摄像设备。

其中，如图1～图5所示，固定支架包括竖直支架1和折叠支架2，折叠支架2与竖直支架1铰接，且折叠支架2相对于竖直支架1的摆角为0°～90°，即折叠支架2可以在与竖直支架1平行和与竖直支架1垂直之间转动。折叠支架2与竖直支架1平行如图10所示。

当固定支架处于侧面成像状态时，成像单元3位于竖直支架1上且成像单元3沿着竖直支架1的延伸方向滑动。

当固定支架处于顶部成像状态时，折叠支架2相对于竖直支架1的摆角为90°，成像单元位3于折叠支架2上且成像单元3沿着折叠支架2的延伸方向滑动。

如图6所示，图6是竖直支架与折叠支架的铰接处6的局部放大图，竖直支架1靠近折叠支架2的一端平行设置两块第一耳板6b，折叠支架2靠近竖直支架1的一端平行设置两块第二耳板6c，第一耳板6b与第二耳板6c通过铰接转轴6a连接，铰接转轴6a的两端各设·有一个固定螺母6d，用于避免第一耳板6b与第二耳板6c从铰接转轴6a上脱出。

具体的，如图6所示，竖直支架1靠近折叠支架2的一端设有第一抵设凸缘6e，第一抵设凸缘6e的斜面与竖直支架的延伸方向呈45°，折叠支架2靠近竖直支架1的一端设有第二抵设凸缘6f，第二抵设凸缘6f的斜面与折叠支架2的延伸方向呈45°，当折叠支架2与竖直支架1呈90°的夹角时，第一抵设凸缘6e的斜面抵住第二抵设凸缘6f的斜面。

本实施例的具体使用过程如下：

1、调整成像单元3在竖直支架1上的高度从而将成像单元3调整在合适的高度，利用成像单元3采集待测植物的第一角度的侧面图像信息；

2、将整个固定支架以待测植物为中心旋转90°，利用成像单元3采集待测植物的第二角度的侧面图像信息；

3、然后将成像单元3从竖直支架1滑动到折叠支架2的中间位置，并使得折叠支架2与竖直支架1之间保持呈90°夹角；

4、利用成像单元3采集待测植物的顶部图像信息。

本实施例的植物表型成像装置通过上述操作步骤即可得到待测植物的两个方向上的侧面图像信息和顶部图像信息，不必分开购置用于侧面成像和顶部成像的植物表型成像装置，节约了设备购置成本，且整个图像采集过程中待测植物不需要移动，节约了人力成本以及时间和避免了搬动对植物的损害。

【实施例2】

实施例2在实施例1的基础上，实施例2还包括控制器，该控制器具有图像信息接收端口与采集指令输出端口，所述成像单元3设有图像信息输出端口与采集指令接收端口，其中，图像信息接收端口与成像单元3的图像信息输出端口连接，用于接收成像单元3采集到的图像信息，即侧面图像信息和顶部图像信息。采集指令输出端口与采集指令接收端口连接，用于将控制器控制成像单元3进行图像信息采集的指令输送至成像单元3。

【实施例3】

如图1～5所示，实施例3在实施例2的基础上，实施例3还包括底座，竖直支架1与底座通过升降机构连接。底座包括平行于地面设置的底座杆4和设置于底座杆4上的外壳7，且外壳7为中空结构。

如图7所示，升降机构包括：相互啮合的升降齿轮11b和升降齿条11a，升降齿轮11b设置于外壳7内，升降齿轮11b能够绕着其自身的轴线旋转，升降齿条11a固定设置于竖直支架1上，升降齿条11a的延伸方向与竖直支架1的延伸方向一致，通过升降齿轮11b的旋转带动竖直支架1在竖直方向上上升或者下降。当遇到待测植物的高度较高时，可以通过升降机构将竖直支架1朝上移动，避免由于竖直支架1高度不够，当折叠支架2下折90°后，成像单元3撞到待测植物上，从而导致无法采集待测植物的顶部图像信息。

更优的，升降机构还包括升降电机11c，该升降电机11c与升降齿轮11b连接，带动升降齿轮11b转动，不需要人工转动升降齿轮11b，节约人力成本。

且升降电机11c与控制器连接，控制器通过分析成像单元3采集到的侧面图像信息，得到待测植物的高度值，并根据该高度值计算得到竖直支架1是否需要上升或者下降，以及需要在竖直方向上移动的范围，控制器通过控制升降电机11c的正转、反转、启动或者停止实现竖直支架1在竖直方向上的高度调整，实现竖直支架1高度的自动化调整。

当然了，升降机构也不局限于本实施例的方式，也可以是液压杆等等，此处不再赘述。

【实施例4】

如图9所示，实施例4在实施例3的基础上，实施例4的成像单元3通过滑动机构与固定支架滑动连接。

固定支架靠近成像单元3的一侧设有成像导向槽13a，该成像导向槽13a沿着固定支架的延伸方向延伸，即竖直支架1和折叠支架2上均设有该成像导向槽13a，成像单元3上设有与成像导向槽13a匹配的成像导向块13b，该成像导向块13b位于成像导向槽13a内，避免成像单元3从固定支架上脱落。

具体的，前述的滑动机构包括：导向皮带、第一收卷电机和第二收卷电机，导向皮带的两端分别绕设在第一收卷电机的转轴和第二收卷电机的转轴上，导向皮带位于成像导向槽13a内且与成像导向块13b连接，导向皮带带动成像导向块13b在成像导向槽13a内滑动，使得成像单元3在竖直支架1和折叠支架2之间滑动。

更优的，第一收卷电机和第二收卷电机均与控制器连接，该控制器控制第一收卷电机和第二收卷电机的正转、反转、启动或者停止，第一收卷电机与第二收卷电机带动导向皮带移动，从而带动成像导向块13b在成像导向槽13a中移动。

【实施例5】

如图1～5所示，实施例5在实施例2～4的基础上，实施例5还包括万向轮驱动装置，且底座的靠近地面的一端设有四个触地的万向轮5，其中，两个万向轮5设置在底座杆4的下端，另外两个万向轮5设置在外壳7的下端，万向轮5与万向轮驱动装置连接，且万向轮驱动装置还与控制器连接，用于接收控制器的转动指令，并根据控制器的转动指令驱动万向轮5带动固定支架以待测植物为中心旋转。

更优的，本实施例还包括电池9，该电池9设置于外壳7内部，且与所有需要用电的设备连接，为其提供运行电能。当然了，也可以通过外接电源线10实现所有用电设备的供电，此处不再赘述。

当然了，也可以设置控制面板8与控制器连接，控制面板8如图8所示，能够供研究人员手动控制控制器，控制面板8包括：显示屏8a、电源键8b、控制成像单元3采集图像信息的照相键8c、控制万向轮5带动固定支架逆时针旋转90°的逆时针旋转键8d、控制万向轮5带动固定支架顺时针旋转90°的顺时针旋转键8e、控制升降机构带动成像单元3向上滑动的向上键8f、控制升降机构带动成像单元3向下滑动的向下键8g；控制器与可以与外部智能设备连接，该外部智能设备可以是计算机、IPAD、手机等等，控制器上可以设置网口12，并通过该网口12与外部智能设备连接，控制器也可以与外部智能设备无线连接，将控制器接收到的图像信息输送到外部电脑处进行存储和分析。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于，包括：

固定支架，所述固定支架包括竖直支架与折叠支架，所述折叠支架与所述竖直支架转动连接且所述折叠支架相对于竖直支架的摆角为0°～90°；

滑动连接在所述固定支架上的成像单元；

当所述固定支架处于侧面成像状态时，所述成像单元位于竖直支架上且所述成像单元沿着所述竖直支架的延伸方向滑动；

当所述固定支架处于顶部成像状态时，所述折叠支架相对于竖直支架的摆角为90°，所述成像单元位于折叠支架上且所述成像单元沿着所述折叠支架的延伸方向滑动。

2.根据权利要求1所述的顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于，还包括：

控制器，所述控制器与所述成像单元连接。

3.根据权利要求2所述的顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于，还包括：

底座，所述竖直支架与所述底座通过升降机构连接。

4.根据权利要求3所述的顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于：

所述升降机构包括相互啮合的升降齿轮和升降齿条，所述升降齿轮设置于所述底座上且能够绕着自身的轴线旋转，所述升降齿条固设在所述竖直支架上。

5.根据权利要求4所述的顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于：

所述升降机构还包括升降电机，所述升降电机与所述升降齿轮连接并带动所述升降齿轮转动；

所述升降电机与所述控制器连接。

6.根据权利要求2所述的顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于：

所述成像单元通过滑动机构与所述固定支架滑动连接；

所述固定支架靠近成像单元的一侧设有成像导向槽，所述成像导向槽沿着所述固定支架的延伸方向延伸，所述成像单元上设有与所述成像导向槽匹配的成像导向块，所述成像导向块位于所述成像导向槽内；

所述滑动机构包括：导向皮带、第一收卷电机和第二收卷电机，所述导向皮带的两端分别绕设在所述第一收卷电机的转轴和第二收卷电机的转轴上，所述导向皮带位于所述成像导向槽内且与所述成像导向块连接，带动所述成像导向块在成像导向槽内滑动。

7.根据权利要求6所述的顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于：

所述第一收卷电机和第二收卷电机均与所述控制器连接。

8.根据权利要求3所述的顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于：

所述底座上设有触地的万向轮。

9.根据权利要求8所述的顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于，还包括：

万向轮驱动装置，所述万向轮驱动装置与所述万向轮连接；

所述万向轮驱动装置与所述控制器连接。

10.根据权利要求2所述的顶部与侧面成像的植物表型成像装置，其特征在于，还包括：

控制面板，所述控制面板与所述控制器连接；

和/或

所述控制器与外部智能设备通信连接。