CN208091930U - 一种植物生长动态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及技术植物栽培领域，尤其涉及一种植物生长动态监测装置，包括框架、透明培养箱、拍照设备、图片处理设备和控制设备，透明培养箱设于框架内，且透明培养箱内设有植物生长培养液，拍照设备的数量为多个，多个拍照设备安装于框架的不同位置，从不同的方向拍摄透明培养箱内植物的根系照片，控制设备与拍照设备连接，用于控制拍照设备定时进行拍摄，图片处理设备与拍照设备连接，用于对拍照设备拍摄的照片进行处理，得到植物的生长速度和方向变化。本实用新型的植物生长动态监测装置能够实现植物根系的自动化监测和计算，操作简单，结果准确，实现了植物根系监测的自动化并提高了监测的准确度。

Description

一种植物生长动态监测装置

技术领域

本实用新型涉及技术植物栽培领域，尤其涉及一种植物生长动态监测装置。

背景技术

作物根系形态直接影响着作物的水分和养分吸收能力，且通过与生长环境间的相互作用影响作物生产效率，成为影响作物生产的基本因素。根系形态体现了作物对土壤环境的适应程度。通过改变根系的生长环境，如温度、光照、培养液类型等来研究根系生长变化动态，可以得出适宜植物生长的光温水营养等条件，通过不同浓度的盐水培养可以得到植物的耐盐性等。然而，作物根系形态研究中，作物根系数据获取工作量大、获取全局信息困难、动态生长数据无法实时监测等，这些都为作物根系形态研究带来了极大的挑战。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是解决无法对植物的生态生长数据进行实时监测的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种植物生长动态监测装置，包括框架、透明培养箱、拍照设备、图片处理设备和控制设备，所述透明培养箱设于所述框架内，且所述透明培养箱内设有植物生长培养液；所述拍照设备的数量为多个，多个所述拍照设备安装于所述框架上的不同位置，从不同的方向拍摄所述透明培养箱内植物的根系照片；所述控制设备与所述拍照设备连接，用于控制所拍照设备定时进行拍照；述所述图片处理设备与所述拍照设备连接，用于对所述拍照设备拍摄的照片进行处理，得到植物的生长速度和方向变化。

其中，所述拍照设备包括照相机和连接于所述照相机与所述框架之间的伸缩杆，所述伸缩杆竖直设置，所述照相机设于所述伸缩杆上，所述伸缩杆用于调整所述照相机的高度。

其中，所述拍照设备还包括补光灯和可调节角度的支架，所述支架连接在所述框架与所述补光灯之间，所述补光灯用于为所述照相机补光。

其中，所述支架包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂铰接，且所述第一连接臂与所述框架上，所述第二连接臂与所述补光灯连接。

其中，所述拍照设备的数量为两个，两个所述拍照设备从相互垂直的两个方向对植物根系进行拍照。

其中，所述框架上还设有背景板，所述背景板为所述拍照设备拍照时提供干净的背景。

其中，所述框架上设有插槽，所述背景板插设于所述插槽内。

其中，所述控制设备设于控制柜内，所述控制柜设于所述透明培养箱的下方，所述控制柜内还设有集液桶、进液管、排液管以及与所述控制设备连接的传输天线，所述透明培养箱的底部设有进液口和排液口，所述进液管的上端与所述进液口连接，下端设于所述集液桶内，所述排液管的上端与所述排液口连接，下端设于所述集液桶内，且所述进液管上设有供液水泵，所述排液管上设有排液阀门。

其中，所述透明培养箱与所述拍照设备相对的面上设有标尺。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供了一种植物生长动态监测装置，包括框架、透明培养箱、拍照设备、图片处理设备和控制设备，透明培养箱设于框架内，且透明培养箱内设有植物生长培养液，拍照设备的数量为多个，多个拍照设备安装于框架的不同位置，从不同的方向拍摄透明培养箱内植物的根系照片，控制设备与拍照设备连接，用于控制拍照设备定时进行拍摄，图片处理设备与拍照设备连接，用于对拍照设备拍摄的照片进行处理，得到植物的生长速度和方向变化。本实用新型采用培养箱对植物进行培养，保证植物的正常生长，拍照设备从不同的角度定时的对植物根系进行拍照，设置多个拍摄设备能得到根系某部分的空间位置，为研究根系的空间变化打下良好的基础，图片处理设备通过对不同时间的照片进行处理得到植物在各个时间点的根系截面积和长度等参数，通过对比和计算得到植物根系的生长速度和方向变化，因此本实用新型的植物生长动态监测装置能够实现植物根系的自动化监测和计算，操作简单，结果准确，提高了植物根系监测的自动化和准确度，实现了植物根系监测的自动化并提高了监测的准确度。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种植物生长动态监测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的透明培养箱的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的控制柜的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的背景板与框架的安装结构示意图。

图中：1：框架；2：第一背景板；3：第一支架；4：第一补光灯；5：第一照相机；6：第一相机座；7：第一伸缩杆；8：底板；9：透明培养箱；10：控制柜；11：第二伸缩杆；12：第二照相机；13：第二相机座；14：第二补光灯；15：第二支架；16：第二背景板；17：固定泡沫圈；18：排液管；19：供液水泵；20：排液阀；21：进液管；22：集液桶；23：控制设备；24：传输天线；1-1：插槽；1-2：导轨；9-1：栽苗孔；9-2：进液口；9-3：排液口；9-4：第一标尺；9-5：第二标尺；10-1：柜门；10-2：把手。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的一种植物生长动态监测装置，包括框架1、透明培养箱9、拍照设备、图片处理设备和控制设备23，透明培养箱9设于框架1内，且透明培养箱9内设有植物生长培养液；拍照设备的数量为多个，多个拍照设备安装于框架1上的不同位置，从不同的方向拍摄透明培养箱9内植物的根系照片；控制设备23与拍照设备连接，用于控制所拍照设备定时进行拍照；述图片处理设备与拍照设备连接，用于对拍照设备拍摄的照片进行处理，得到植物的生长速度和方向变化。在本实施例中，透明培养箱9的上端设有栽苗孔9-1，用于种植植物，植物茎杆利用固定泡沫圈17包裹后固定在栽苗孔9-1上，本实用新型实施例采用培养箱对植物进行培养，保证植物的正常生长，培养箱为透明的，不影响拍照设备对植物根系的拍照，拍照设备从不同的角度定时的对植物根系进行拍照，设置多个拍摄设备能得到根系某部分的空间位置，为研究根系的空间变化打下良好的基础，图片处理设备通过对不同时间的照片进行处理得到植物在各个时间点的根系截面积和长度等参数，通过对比和计算得到植物根系的生长速度和方向变化，因此本实用新型的植物生长动态监测装置能够实现植物根系的自动化监测和计算，操作简单，结果准确，实现了植物根系监测的自动化并提高了监测的准确度。

进一步的，拍照设备包括照相机和连接于照相机与框架1之间的伸缩杆，伸缩杆竖直设置，照相机设于伸缩杆上，伸缩杆用于调整照相机的高度。本实施例中的框架1为四方体框架1，伸缩杆的下端与框架1的底部连接，且伸缩杆竖直设置，照相机固定在伸缩杆的上端，采用伸缩杆可以调整照相机的高度，可以合理的根据植物根系的高度进行调整。

进一步的，拍照设备还包括补光灯和可调节角度的支架，支架连接在框架1与补光灯之间，补光灯用于为照相机补光。支架包括第一连接臂和第二连接臂，第一连接臂与第二连接臂铰接，且第一连接臂与框架1上，第二连接臂与补光灯连接。在本实施例中，第一连接臂的上端与框架1的顶部连接，第二连接臂与第一铰接臂铰接，可以调节补光灯的高度和角度。

进一步的，在本实施例中，拍照设备的数量为两个，两个拍照设备从相互垂直的两个方向对植物根系进行拍照。具体的，两个拍照设备安装在四方体框架1相邻的两边上，因此两个拍照设备从相互垂直的两个方向对植物根系进行拍照，能够较好的得到植物根系的空间位置。两个拍照设备分别为第一拍照设备和第二拍照设备，其中，第一拍照设备包括第一照相机5、第一伸缩杆7、第一支架3和第一补光灯4，第一伸缩杆7的上端设有第一相机座6，第一照相机5安装于第一相机座6上，第一补光灯4为第一照相机5拍照时进行补光，第二拍照设备包括第二照相机12、第二伸缩杆11、第二支架15和第二补光灯14，第二伸缩杆11的上端设有第二相机座13，第二照相机12安装于第二相机座13上，第二补光灯14为第二照相机12拍照时进行补光。

进一步的，为了保证拍摄的照片背景干净，有利于对照片的处理，框架1上还设有背景板，背景板为拍照设备拍照时提供干净的背景。背景板的颜色为白色，使拍摄的照片内容只有植物根系的颜色，在图片处理设备对拍摄的图片进行处理时，不受外界环境的影响，提高了图片处理的准确度。在本实施例中，背景板的数量为两块，分别为第一背景板2和第二背景板16，且第一背景板2与第一拍照设备相对设置，第二背景板16与第二拍照设备相对设置。

进一步的，框架1上设有插槽1-1，背景板插设于插槽1-1内。在本实施例中，框架1的顶部设有插槽1-1，框架1的底部设有底板8，底板8上设有导轨1-2，背景板通过插槽1-1和导轨1-2固定在框架1上。

进一步的，控制设备23设于控制柜10内，控制柜10上设有柜门10-1和把手10-2，控制柜10设于透明培养箱9的下方且放置在底板8上，控制柜10内还设有集液桶22、进液管21、排液管18以及与控制设备23连接的传输天线24，控制设备23控制整个监测装置的运行包括拍照定时、数据存储和数据传输等，透明培养箱9的底部设有进液口9-2和排液口9-3，进液管21的上端与进液口9-2连接，下端设于集液桶22内，排液管18的上端与排液口9-3连接，下端设于集液桶22内，且进液管21上设有供液水泵19，排液管18上设有排液阀20门。

进一步的，透明培养箱9与拍照设备相对的面上设有标尺。在本实施例中，包括第一标尺9-4和第二标尺9-5，第一标尺9-4设于与第一拍照设备相对的面上，在第一拍照设备对培养箱进行拍照时，照片上同时会显示第一标尺9-4，第二标尺9-5设于与第二拍照设备相对的面上，在第二拍照设备对培养箱进行拍照时，照片上同时会显示第二标尺9-5。

本实用新型实施例还提供了一种通过上述监测装置对植物生长动态的计算方法，用Image-Pro Plus软件对第一照相机和第二照相机拍摄的照片进行处理计算，得到整体根系截面积及空间坐标，截面积表示根系发达程度，坐标表示根系的生长方向。由于根系空间分布比较复杂，从不同的角度拍摄得到的根系分布中心会有差异，因此只能分视角确定根系分布及生长动态，具体的，包括步骤S1，采用多个拍照设备分别从不同角度定时对透明培养箱中的植物根系进行拍照，将同一时间拍摄的不同角度的照片传输至计算机中的Image-Pro Plus软件(也就是上述的图片处理设备)中，通过尺子对拍摄的图片尺寸进行校正；在本实施例中，利用第一照相机和第二照相机拍摄的照片中的第一标尺和第二标尺分别对两个照相机获得的照片进行空间校正，也就是利用实际尺寸校正照片中的物体尺寸，利用实际长度20cm的尺子进行图片尺寸校正；

S2，通过RGB色彩空间标定图片中代表根系的颜色范围；也就是标定计算目标备用，采用白色方框圈定根系分布空间，计算时系统默认只计算方框内的部分，以避免外面其他杂志干扰；

S3，选定计算参数，得到目标根系截面积及空间位置坐标；利用第二步标定的根系进行计算得到该根系的截面积Area为5.93cm²和以照片左上角为原点的根系中心坐标Center-x为5.12cm、Center-y为6.05cm；

S4，利用上述方法，得到不同时间目标根系的截面积及空间位置坐标，即可确定植物根系的生长速度和方向变化。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种植物生长动态监测装置，包括框架、透明培养箱、拍照设备、图片处理设备和控制设备，透明培养箱设于框架内，且透明培养箱内设有植物生长培养液，拍照设备的数量为多个，多个拍照设备安装于框架的不同位置，从不同的方向拍摄透明培养箱内植物的根系照片，控制设备与拍照设备连接，用于控制拍照设备定时进行拍摄，图片处理设备与拍照设备连接，用于对拍照设备拍摄的照片进行处理，得到植物的生长速度和方向变化。本实用新型采用培养箱对植物进行培养，保证植物的正常生长，拍照设备从不同的角度定时的对植物根系进行拍照，设置多个拍摄设备能得到根系某部分的空间位置，为研究根系的空间变化打下良好的基础，图片处理设备通过对不同时间的照片进行处理得到植物在各个时间点的根系截面积和长度等参数，通过对比和计算得到植物根系的生长速度和方向变化，因此本实用新型的植物生长动态监测装置能够实现植物根系的自动化监测和计算，操作简单，结果准确，提高了植物根系监测的自动化和准确度，实现了植物根系监测的自动化并提高了监测的准确度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种植物生长动态监测装置，其特征在于：包括框架、透明培养箱、拍照设备、图片处理设备和控制设备，所述透明培养箱设于所述框架内，且所述透明培养箱内设有植物生长培养液；所述拍照设备的数量为多个，多个所述拍照设备安装于所述框架上的不同位置，从不同的方向拍摄所述透明培养箱内植物的根系照片；所述控制设备与所述拍照设备连接，用于控制所拍照设备定时进行拍照；述所述图片处理设备与所述拍照设备连接，用于对所述拍照设备拍摄的照片进行处理，得到植物的生长速度和方向变化。

2.根据权利要求1所述的植物生长动态监测装置，其特征在于：所述拍照设备包括照相机和连接于所述照相机与所述框架之间的伸缩杆，所述伸缩杆竖直设置，所述照相机设于所述伸缩杆上，所述伸缩杆用于调整所述照相机的高度。

3.根据权利要求2所述的植物生长动态监测装置，其特征在于：所述拍照设备还包括补光灯和可调节角度的支架，所述支架连接在所述框架与所述补光灯之间，所述补光灯用于为所述照相机补光。

4.根据权利要求3所述的植物生长动态监测装置，其特征在于：所述支架包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂铰接，且所述第一连接臂与所述框架上，所述第二连接臂与所述补光灯连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的植物生长动态监测装置，其特征在于：所述拍照设备的数量为两个，两个所述拍照设备从相互垂直的两个方向对植物根系进行拍照。

6.根据权利要求1所述的植物生长动态监测装置，其特征在于：所述框架上还设有背景板，所述背景板为所述拍照设备拍照时提供干净的背景。

7.根据权利要求6所述的植物生长动态监测装置，其特征在于：所述框架上设有插槽，所述背景板插设于所述插槽内。

8.根据权利要求1所述的植物生长动态监测装置，其特征在于：所述控制设备设于控制柜内，所述控制柜设于所述透明培养箱的下方，所述控制柜内还设有集液桶、进液管、排液管以及与所述控制设备连接的传输天线，所述透明培养箱的底部设有进液口和排液口，所述进液管的上端与所述进液口连接，下端设于所述集液桶内，所述排液管的上端与所述排液口连接，下端设于所述集液桶内，且所述进液管上设有供液水泵，所述排液管上设有排液阀门。

9.根据权利要求1所述的植物生长动态监测装置，其特征在于：所述透明培养箱与所述拍照设备相对的面上设有标尺。