植物三维表型信息采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及农业信息技术领域，提供了一种植物三维表型信息采集装置。该装置包括底座以及设置在底座上的旋转台、旋转驱动单元和总控制器；旋转台与底座转动连接，旋转台的两侧均设有支撑臂；支撑臂的底端与旋转台连接、顶端向上延伸，其中一个支撑臂的顶端连接有3D相机、另一个支撑臂的顶端连接有可见光图像相机；旋转驱动单元与旋转台连接、用于驱动旋转台转动；3D相机、可见光图像相机和旋转驱动单元分别与总控制器电连接。本实用新型专利技术结构简单、自动化程度高，通过旋转驱动单元带动植物样品间歇性转动，就可利用3D相机和可见光图像相机在转动间隙获取植物样品的三维点云图像和可见光彩色图像，进而就能得到植物样品的三维表型信息。

3-D Phenotypic Information Acquisition Device for Plants

【技术实现步骤摘要】
植物三维表型信息采集装置
本技术涉及农业信息
，具体涉及一种植物三维表型信息采集装置。
技术介绍
植物表型研究是指通过对植株的各种特征和性状即表型的鉴别和分析来获取植物表型与其产量和生理状态之间的相互关系、基因和环境因素对植物表型的影响以及不同的环境条件对植物生长状况、产量和质量等的影响。目前，植物表型研究需要测定大量植株的不同层次表型信息，例如植物的形状、密度、叶面积、叶长、叶宽和颜色。对植物表型信息的完整获取已成为植物表型研究的一个重要方向。传统的植物表型采集一般通过人工方式完成，存在效率低、误差不可控等问题。近几年来，虽然利用图像视频技术即图像、视频等方式采集植物表型大大提高了效率，但是最终也只能获取植物的二维投影。
技术实现思路
本技术要的目的是提供一种结构简单、操作便捷的植物三维表型信息采集装置，以实时获取植物样品的三维表型信息。为了实现上述目的，本技术提供了一种植物三维表型信息采集装置，该装置包括底座以及设置在所述底座上的旋转台、旋转驱动单元和总控制器；所述旋转台与所述底座转动连接，所述旋转台的两侧均设有支撑臂；所述支撑臂的底端与所述旋转台连接、顶端向上延伸，其中一个所述支撑臂的顶端连接有3D相机、另一个所述支撑臂的顶端连接有可见光图像相机；所述旋转驱动单元与所述旋转台连接、用于驱动所述旋转台转动；所述3D相机、所述可见光图像相机和所述旋转驱动单元分别与所述总控制器电连接。其中，所述3D相机包括红外激光发射器和红外相机，所述红外激光发射器和所述红外相机均与所述总控制器电连接。其中，所述红外相机的分辨率为1280×1024、帧速为12fps。其中，所述可见光图像相机的镜头焦距为6mm、分辨率为1280×1024、帧速为12fps。其中，所述旋转驱动单元包括步进电机、脉冲发生器、电机控制器和驱动轮；所述驱动轮与所述旋转台连接，所述步进电机与所述驱动轮连接、用于驱动所述驱动轮转动；所述总控制器依次通过所述脉冲发生器和所述电机控制器与所述步进电机连接。其中，所述驱动轮为皮带轮，所述皮带轮通过皮带与所述旋转台传动连接。其中，所述驱动轮为齿轮，所述旋转台的侧壁上设有用于与所述齿轮啮合的齿槽。其中，所述底座内还设有蓄电池，所述蓄电池与所述总控制器电连接。其中，所述底座上设有分别与所述总控制器电连接的远程通讯模块、启/停按钮、转动间隙时间设定按钮和转动角度设定按钮。其中，所述总控制器包括处理器以及分别与所述处理器电连接的时序开关和存储卡。本技术结构简单、自动化程度高，通过旋转驱动单元带动植物样品间歇性转动，就可利用3D相机和可见光图像相机在转动间隙获取植物样品的三维点云图像和可见光彩色图像，进而就能得到植物样品的三维表型信息。附图说明图1是本技术实施例中一种植物三维表型信息采集装置的结构示意图。附图标记：1、底座；2、旋转台；3、旋转驱动单元；4、总控制器；5、支撑臂；6、3D相机；7、可见光图像相机；8、植物样品；9、远程通讯模块。具体实施方式为使技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合技术中的附图，对技术中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于技术保护的范围。在本技术的描述中，除非另有说明，术语“顶”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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技术中的具体含义。如图1所示，本技术实施例提供了一种植物三维表型信息采集装置，该装置包括底座1以及设置在底座1上的旋转台2、旋转驱动单元3和总控制器4；旋转台2与底座1转动连接，旋转台2的两侧均设有支撑臂5；支撑臂5的底端与旋转台2连接、顶端向上延伸，其中一个支撑臂5的顶端连接有3D相机6、另一个支撑臂5的顶端连接有可见光图像相机7；旋转驱动单元3与旋转台2连接、用于驱动旋转台2转动；3D相机6、可见光图像相机7和旋转驱动单元3分别与总控制器4电连接。采集时：S1、将植物样品8放置在旋转台2上；S2、总控制器4控制旋转驱动单元3启动、直至旋转台2转过预设角度，也就是说，当旋转台2转过预设角度后旋转驱动单元3停止运行；S3、利用3D相机6获取植物样品8的三维点云图像，并将获取的三维点云图像传送给总控制器4；S4、利用可见光图像相机7获取植物样品8的可见光彩色图像，并将获取的可见光彩色图像传送给总控制器4；S5、重复执行步骤S2～S4，直至旋转驱动单元3驱动旋转台2转过一周。由此，通过三维点云图像和可见光彩色图像总控制器4就可得到植物样品8的三维表型信息。其中，根据三维点云图像总控制器4可得到植物样品8的高度、叶面积、叶长、叶宽、叶片数和茎秆长等形态表型参数，根据可见光彩色图像总控制器4又可得到植物样品8的颜色、纹理等表型参数。可见，该装置结构简单、自动化程度高，通过旋转驱动单元3带动植物样品8间歇性转动，就可利用3D相机6和可见光图像相机7在转动间隙获取植物样品8的三维点云图像和可见光彩色图像，进而就能得到植物样品8的三维表型信息。优选地，3D相机6包括红外激光发射器和红外相机，红外激光发射器和红外相机均与总控制器4电连接。其中，红外相机的分辨率为1280×1024、帧速为12fps；可见光图像相机7的镜头焦距为6mm、分辨率为1280×1024、帧速为12fps。由此，在植物样品8的转动间隙，首先启动红外激光发射器，利用红外激光发射器向植物样品8发射线性激光光斑；接着启动红外相机，利用红外相机拍摄照射到植物样品8上的光斑；最后，关闭红外激光发射器和红外相机，并启动可见光图像相机7，利用可见光图像相机7拍摄植物样品8的可见光彩色图像。优选地，支撑臂5为L型支架，L型支架的短边与旋转台2连接、长边用于安装3D相机6或可见光图像相机7。其中，L型支架的短边和长边的尺寸分别为100cm和150cm。另外，底座1可采用由轻质刚性材料制成的50cm×50cm×10cm矩形盒体。优选地，旋转驱动单元3包括步进电机、脉冲发生器、电机控制器和驱动轮；驱动轮与旋转台2连接，步进电机与驱动轮连接、用于驱动该驱动轮转动；总控制器4依次通过脉冲发生器和电机控制器与步进电机连接。由此，当需要控制器步进电机启动或停止时，总控制器4就可控制脉冲发生器向电机控制器发出相应的脉冲信号，电机控制器将接收到的脉冲信号放大后就可控制步进电机执行相应的动作即启动或停止。进一步地，驱动轮为皮带轮，皮带轮通过皮带与旋转台2传动连接。需要说明的是，驱动轮除了可以是皮带轮以外，还可以是齿轮。当驱动轮为齿轮时，旋转台2的侧壁上设有用于与齿轮啮合的齿槽。优选地，底座1内还设有蓄电池，蓄电池与总控制器4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物三维表型信息采集装置，包括底座以及设置在所述底座上的旋转台、旋转驱动单元和总控制器；所述旋转台与所述底座转动连接，所述旋转台的两侧均设有支撑臂；所述支撑臂的底端与所述旋转台连接、顶端向上延伸，其中一个所述支撑臂的顶端连接有3D相机、另一个所述支撑臂的顶端连接有可见光图像相机；所述旋转驱动单元与所述旋转台连接、用于驱动所述旋转台转动；所述3D相机、所述可见光图像相机和所述旋转驱动单元分别与所述总控制器电连接。

【技术特征摘要】
1.一种植物三维表型信息采集装置，包括底座以及设置在所述底座上的旋转台、旋转驱动单元和总控制器；所述旋转台与所述底座转动连接，所述旋转台的两侧均设有支撑臂；所述支撑臂的底端与所述旋转台连接、顶端向上延伸，其中一个所述支撑臂的顶端连接有3D相机、另一个所述支撑臂的顶端连接有可见光图像相机；所述旋转驱动单元与所述旋转台连接、用于驱动所述旋转台转动；所述3D相机、所述可见光图像相机和所述旋转驱动单元分别与所述总控制器电连接。2.根据权利要求1所述的植物三维表型信息采集装置，其特征在于，所述3D相机包括红外激光发射器和红外相机，所述红外激光发射器和所述红外相机均与所述总控制器电连接。3.根据权利要求2所述的植物三维表型信息采集装置，其特征在于，所述红外相机的分辨率为1280×1024、帧速为12fps。4.根据权利要求1所述的植物三维表型信息采集装置，其特征在于，所述可见光图像相机的镜头焦距为6mm、分辨率为1280×1024、帧速为12fps。5.根据权利要求1所述的植物三维表型信息采集装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭新宇，王传宇，王殿亮，郭小东，郭焱，
申请(专利权)人：北京农业信息技术研究中心，
类型：新型
国别省市：北京,11