一种便捷式快速获取作物表型数据的设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种便捷式快速获取作物表型数据的设备和方法，涉及作物表型分析技术领域。该设备包括：控制器、超算平台、图像采集接口卡和摄像头组，通过摄像头组获取作物在不同波段下的图像，并将该图像发送至超算平台，在超算平台上对图像进行处理，得到多种作物表型数据，可见，通过图像识别、多光谱图像获取过程，实现了对农田作物表型数据的实时快速获取，方便快捷，缩短了现有技术中的多个环节，解决了现有技术中后期处理数据带来的滞后性；另外，设备大小适中，方便携带，数据获取精准。

A Convenient and Fast Equipment and Method for Obtaining Crop Phenotypic Data

The invention discloses a convenient and fast device and method for obtaining crop phenotypic data, which relates to the field of crop phenotypic analysis technology. The device includes a controller, an over-computing platform, an image acquisition interface card and a camera group. The images of crops in different bands are captured by the camera group and sent to the over-computing platform. The images are processed on the over-computing platform to obtain a variety of crop phenotype data. It can be seen that through image recognition and multi-spectral image acquisition process, crop phenotype is realized. The real-time and fast acquisition of data shortens many links in the existing technology and solves the lag caused by the post-processing of data in the existing technology. In addition, the equipment is of moderate size, easy to carry and accurate data acquisition.

【技术实现步骤摘要】
一种便捷式快速获取作物表型数据的设备和方法
本专利技术涉及作物表型分析
，尤其涉及一种便捷式快速获取作物表型数据的设备和方法。
技术介绍
作物表型分析是对作物长势、形态等参数的实时获取分析，对小麦栽培管理指导和品种筛选具有重要的意义，因此快速的监测和分析作物表型特征是作物研究的重要内容。而作物表型监测设备是作物表型监测和分析的重要工具，当前在作物表型分析研究领域，大部分作物表型监测设备由国外公司生产，且存在设备庞大的缺点，实际应用在农田中进行作物表型监测时，实用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种便捷式快速获取作物表型数据的设备和方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种便捷式快速获取作物表型数据的设备，包括：控制器、超算平台、图像采集接口卡和摄像头组，所述图像采集接口卡和所述超算平台均与所述控制器数据连接，所述超算平台与所述图像采集接口卡通过高速接插件层叠连接，所述摄像头组通过数据线与所述图像采集接口卡连接，所述超算平台位于所述图像采集接口卡的上方，所述摄像头组位于所述图像采集借口卡的下方，所述摄像头组包括一个RGB常规摄像头和三个不同作物长势敏感波段的单波段摄像头。优选地，所述RGB常规摄像头为超高清摄像头。优选地，三个所述单波段摄像头分别为560nm、680nm、810nm单波段摄像头。优选地，三个所述单波段摄像头的带宽均为40nm，像素均为1300万。优选地，还包括电池，所述电池与所述控制器连接。优选地，还包括安装外壳，所述控制器、超算平台、图像采集接口卡均安装在所述外壳内，所述摄像头组中的四个摄像头均匀分布安装在所述外壳上，且所述四个摄像头的镜头端露出在所述外壳的外面。优选地，所述四个摄像头的镜头可翻转。一种便捷式快速获取作物表型数据的方法，利用上述的便捷式快速获取作物表型数据的设备，包括如下步骤：S1，将便捷式快速获取作物表型数据的设备布置在作物附近，同时将摄像头组的镜头对准植株相关部位，获取到植株相关部位的图像；S2，获取560nm单波段摄像头所拍摄到的图像灰度G560、680nm单波段摄像头所拍摄到的图像灰度G680以及810nm单波段摄像头所拍摄到的图像灰度G810；S3，按照如下公式计算不同波段下的比值灰度指数：GRVI1＝G810/G560，GRVI2＝G810/G680，按照如下公式计算不同波段下的归一化灰度指数：GNDVI1＝(G810-G560)/(G810+G560)，GNDVI2＝(G810-G680)/(G810+G680)，其中，GRVI1为810nm和560nm波段下的比值灰度指数，GRVI2为810nm和680nm波段下的比值灰度指数，GNDVI1为810nm和560nm波段下的归一化灰度指数，GNDVI2为810nm和680nm波段下的归一化灰度指数；S4，按照如下公式计算在不同波段下的作物的表型数据：LAI1＝-0.909+3.308*GRVI1-0.333*GRVI12，LAI2＝-0.909+3.308*GRVI2-0.333*GRVI22，W1＝0.284+0.086/GRVI1，W2＝0.284+0.086/GRVI2，SPAD1＝1/(0.211×0.12*GNDVI1)，SPAD2＝1/(0.211×0.12*GNDVI2)，CN1＝38.376-333.21/GNDVI1，CN2＝38.376-333.21/GNDVI2，其中，LAI1为810nm和560nm波段下的叶面积指数；LAI2为810nm和680nm波段下的叶面积指数；W1为810nm和560nm波段下的干物质积累量，kg/m2；W2为810nm和680nm波段下的干物质积累量，kg/m2；SPAD1为810nm和560nm波段下的叶绿素含量，g/kg；SPAD2为810nm和680nm波段下的叶绿素含量，g/kg；CN1为810nm和560nm波段下的冠层叶片氮含量，g/kg；CN2为810nm和680nm波段下的冠层叶片氮含量，g/kg。本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例提供的便捷式快速获取作物表型数据的设备和方法，该设备包括：控制器、超算平台、图像采集接口卡和摄像头组，通过摄像头组获取作物在不同波段下的图像，并将该图像发送至超算平台，在超算平台上对图像进行处理，得到多种作物表型数据，可见，通过图像识别、多光谱图像获取过程，实现了对农田作物表型数据的实时快速获取，方便快捷，缩短了现有技术中的多个环节，解决了现有技术中后期处理数据带来的滞后性；另外，设备大小适中，方便携带，数据获取精准。附图说明图1是本专利技术提供的便捷式快速获取作物表型数据的设备结构示意图。图中，各符号的含义如下：1控制器、2超算平台、3图像采集接口卡、4摄像头组、5数据线、6电池、7外壳。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一如图1所示，本专利技术实施例提供了一种便捷式快速获取作物表型数据的设备，包括：控制器1、超算平台2、图像采集接口卡3和摄像头组4，所述图像采集接口卡3和所述超算平台2均与所述控制器1数据连接，所述超算平台2与所述图像采集接口卡3通过高速接插件层叠连接，所述摄像头组4通过数据线5与所述图像采集接口卡3连接，所述超算平台2位于所述图像采集接口卡3的上方，所述摄像头组4位于所述图像采集借口卡3的下方，所述摄像头组4包括一个RGB常规摄像头和三个不同作物长势敏感波段的单波段摄像头。上述结构的设备工作原理为：摄像头组获取作物在不同波段下的图像，并将该图像发送至超算平台，在超算平台上对图像进行处理，得到多种作物表型数据。本实施例中，所述RGB常规摄像头可以为超高清摄像头。本实施例中，为了后期进行图像处理时，与其他三个摄像头形成对照，可以更直观的展示农田实况和作物生长状况，除了设置有单波段摄像头外，还设置有RGB常规摄像头，且将RGB常规摄像头设置为超高清摄像头，可以使得对照效果更好。本专利技术实施例中，三个所述单波段摄像头分别为560nm、680nm、810nm单波段摄像头。本实施例中，为了使得获取到的作物表型数据分析的图像等数据更加精准，采用了560nm、680nm、810nm三个单波段摄像头，由于560nm绿光波段与植物中所含的叶绿素的量密切相关，会影响细胞结构，680nm红光波段对光合作用与光周期效应有显著影响，810nm近红外光波段刺激细胞延长，影响开花与种子发芽，所以，本实施例中，采用560nm、680nm、810nm三个单波段摄像头可以探测到作物在560nm、680nm、810nm三个敏感波段的长势特征，即可以获取到用于作物表型数据分析的更加精准的数据。本专利技术实施例中，三个所述单波段摄像头的带宽均可以为40nm，像素均可以为1300万。选择40nm带宽，可以防止图像获取过程中受到其他波段的干扰，影响图像数据的采集，以及后期对图像的处理结果，进而影响最终的作物表型数据的结果。摄像头的像素选择为1300万，可以获得高清晰度的图像，便于后期对图像进行处理。本实施例提供的便捷式快速获取作物表型数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便捷式快速获取作物表型数据的设备，其特征在于，包括：控制器、超算平台、图像采集接口卡和摄像头组，所述图像采集接口卡和所述超算平台均与所述控制器数据连接，所述超算平台与所述图像采集接口卡通过高速接插件层叠连接，所述摄像头组通过数据线与所述图像采集接口卡连接，所述超算平台位于所述图像采集接口卡的上方，所述摄像头组位于所述图像采集借口卡的下方，所述摄像头组包括一个RGB常规摄像头和三个不同作物长势敏感波段的单波段摄像头。

【技术特征摘要】
1.一种便捷式快速获取作物表型数据的设备，其特征在于，包括：控制器、超算平台、图像采集接口卡和摄像头组，所述图像采集接口卡和所述超算平台均与所述控制器数据连接，所述超算平台与所述图像采集接口卡通过高速接插件层叠连接，所述摄像头组通过数据线与所述图像采集接口卡连接，所述超算平台位于所述图像采集接口卡的上方，所述摄像头组位于所述图像采集借口卡的下方，所述摄像头组包括一个RGB常规摄像头和三个不同作物长势敏感波段的单波段摄像头。2.根据权利要求1所述的便捷式快速获取作物表型数据的设备，其特征在于，所述RGB常规摄像头为超高清摄像头。3.根据权利要求2所述的便捷式快速获取作物表型数据的设备，其特征在于，三个所述单波段摄像头分别为560nm、680nm、810nm单波段摄像头。4.根据权利要求3所述的便捷式快速获取作物表型数据的设备，其特征在于，三个所述单波段摄像头的带宽均为40nm，像素均为1300万。5.根据权利要求4所述的便捷式快速获取作物表型数据的设备，其特征在于，还包括电池，所述电池与所述控制器连接。6.根据权利要求5所述的便捷式快速获取作物表型数据的设备，其特征在于，还包括安装外壳，所述控制器、超算平台、图像采集接口卡均安装在所述外壳内，所述摄像头组中的四个摄像头均匀分布安装在所述外壳上，且所述四个摄像头的镜头端露出在所述外壳的外面。7.根据权利要求6所述的便捷式快速获取作物表型数据的设备，其特征在于，所述四个摄像头的镜头可翻转。8.一种便捷式快速获取作物表型数据的方法，其特征在于，利用权利要求1-7所述的便捷式快速获取作物表型数据的设备，包括如下步骤：S1，将便捷式快速获取作物表型数据的设备布置在作物附近，同时将摄像头组的镜头对准植株相关部位，获取到植株相关部位的图像；S2，获取560nm单波段摄像头所拍摄到的图像灰度G560、680nm单波段摄像头所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国庆，姜东，
申请(专利权)人：南京恩格尔特信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32