一种用于获取作物表型的高通量拍照系统技术方案

一种用于获取作物表型的高通量拍照系统。本发明专利技术利用三个方向的滑动导轨，以及相应设置在滑动导轨端部的图像采集设备，分别形成分别针对不同表型信息的两种表型获取单元。所述的表型获取单元按照根盒的排列方向，分别设置在根盒的不同位置，获取不同视角下的作物图像以实现对作物表型特征的提取。本发明专利技术中利用驱动装置相应的驱动图像采集设备，先使其调整至能够准确获取作物表型信息的位置，然后驱动图像采集设备沿第一方向逐一扫描排列在第一方向上的各个根盒以及根盒内的作物，顺次获各根盒内各个作物的表型信息。本发明专利技术能够实时、定时、定点的获取多组作物俯视图表型数据，继而完成多组作物俯视图表型数据的存储、传输及表型数据分析。

A high-throughput photo system for obtaining crop phenotype

【技术实现步骤摘要】
一种用于获取作物表型的高通量拍照系统
本专利技术涉及作物表型获取
，具体而言涉及一种用于获取作物表型的高通量拍照系统。
技术介绍
作物表型特征是作物的外部特征，对作物表型特征的研究能够得到作物基因型、环境因素和作物表型之间的关系。为了培育优良的作物品种，需要在作物的生长过程中连续测量其因器官生长而导致的表型特征和生理参数的变化。目前，传统的人工气候室仅具备培育作物的功能。对人工气候室内所培育的作物的表型测量工作，目前还主要依靠人工观察和人工的测量手段进行描述。由于此项工作往往依赖于人工手动检测小样本植物的个别性状，因此目前手段所获得的作物表型数据量有限，且数据采集效率低，难以开展植物多种性状的综合分析。现有的作物表型研究中，由于采样过程中回引入人为因素，其数据样本极易由于测量误差而无法正确反映作物基因、环境的影响。
技术实现思路
随着植物基因组学研究和分子育种的快速发展，目前急需高通量、高精度和低成本的表型分析装置来满足获取与植物生长、产量、品质和对生物、非生物胁迫的耐受性等相关表型数据的需求。本专利技术针对现有技术的不足，提供一种用于获取作物表型的高通量拍照系统，本专利技术通过图像采集设备之间的配合作用，能够顺次不间断的获取多组植物的表型数据。本专利技术具体采用如下技术方案。首先，为实现上述目的，提出一种用于获取作物表型的高通量拍照系统，其包括第一表型获取单元，用于获取第一视角下作物的表型信息，所述第一表型获取单元包括：第一方向滑动导轨，其平行于作物的根盒的一侧面，沿第一方向设置；滑板，其设置在所述第一方向滑动导轨之上，沿所述第一方向滑动导轨在第一方向上平移；第二方向滑动导轨，其下端与所述滑板固定连接，所述第二方向滑动导轨与所述滑板的上表面保持垂直，沿第二方向设置；第三方向滑动导轨，其与所述第二方向滑动导轨连接，朝向所述作物的根盒设置在第三方向上；图像采集设备，其设置在所述第三方向滑动导轨中朝向所述根盒的一端，用于采集所述根盒和/或根盒内所容纳的作物在第一视角下的图像；背景板，其设置在所述图像采集设备的一侧；所述第三方向滑动导轨沿所述第二方向滑动导轨在第二方向上移动时，带动所述图像采集设备同步移动，调节所述图像采集设备相对于所述根盒和/或根盒内所容纳的作物的高度；所述第三方向滑动导轨相对所述第二方向滑动导轨在第三方向上移动时，所述带动所述图像采集设备同步移动，调节所述图像采集设备相对于所述根盒和/或根盒内所容纳的作物的距离。可选的，上述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其中，所述根盒沿所述第一方向排列为一排，所述图像采集设备随所述滑板沿所述第一方向滑动导轨在第一方向上平移的过程中，顺次拍摄各所述根盒和/或根盒内所容纳的作物的图像。可选的，上述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其中，所述第一表型获取单元包括有两个，两个所述第一表型获取单元中的第一方向滑动导轨分别平行于第一方向设置在所述作物的根盒的两侧，各所述第一表型获取单元中的所述第三方向滑动导轨以及各所述第三方向滑动导轨端部的图像采集设备、所述背景板分别相对设置；两个所述第一表型获取单元分别拍摄各所述根盒和/或根盒内所容纳的作物不同侧的图像。可选的，上述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其中，两个所述第一表型获取单元中的滑板同步的被驱动沿所述第一方向同步的平移，其中任一个第一表型获取单元中的图像采集设备均始终保持正对于其对侧第一表型获取单元中的背景板。可选的，上述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其中，所述高通量拍照系统还包括第二表型获取单元，用于获取第二视角下作物的表型信息，所述第二表型获取单元包括：顶部滑动导轨，其包括平行于所述第一方向滑动导轨分别沿第一方向固定在所述作物的根盒上方的两根，两根所述顶部滑动导轨分别设置在所述作物的根盒的两侧；中部滑动导轨，其两端分别连接两根所述顶部滑动导轨，所述中部滑动导轨在所述顶部滑动导轨的下侧沿所述第一方向平移；下部滑动导轨，其上端与所述中部滑动导轨连接，其下端固定有第二视角图像采集设备，所述下部滑动导轨垂直于所述中部滑动导轨以及所述顶部滑动导轨，沿第二方向相对所述中部滑动导轨移动；所述第二视角图像采集设备，其向下朝向所述根盒的顶部固定在所述下部滑动导轨的下端，所述第二视角图像采集设备用于采集所述根盒和/或根盒内所容纳的作物在第二视角下的图像。可选的，上述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其中，两个所述第一表型获取单元固定设置在同一工作平面上，所述根盒在所述工作平面上沿所述第一方向排列，所述第二表型获取单元固定于所述工作平面的上方。可选的，上述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其中，所述第一表型获取单元、所述第二表型获取单元还分别设置有对应所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向的驱动装置。可选的，上述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其中，各方向的所述驱动装置均分别包括：伺服电机，以及与所述伺服电机的驱动轴连接的传动组件，所述传动组件包括滚珠丝杠螺母副；各视角的图像采集设备分别与对应的滚珠丝杠螺母副连接并与所述滚珠丝杠螺母副同步移动，所述伺服电机驱动滚珠丝杠螺母副沿第一方向、第二方向、或第三方向运动，带动对应视角的图像采集设备移动。可选的，上述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其中，对应于第一方向的各所述伺服电机其驱动方向和驱动速度均保持一致。比如，将两个第一表型获取单元上的图像采集设备使用同一型号的伺服电机及滚珠丝杠螺母副驱动。设置两个第一表型获取单元初始状态下的两个图像采集设备均位于同一起始位置，两个伺服电机同时起动，两个伺服电机同一转向及转速，保证图像采集装置同步被驱动。有益效果本专利技术利用三个方向的滑动导轨，以及相应设置在滑动导轨端部的图像采集设备，分别形成分别针对不同表型信息的两种表型获取单元。所述的表型获取单元按照根盒的排列方向，分别设置在根盒的不同位置，获取不同视角下的作物图像以实现对作物表型特征的提取。本专利技术中利用驱动装置相应的驱动图像采集设备，先使其调整至能够准确获取作物表型信息的位置，然后驱动图像采集设备沿第一方向逐一扫描排列在第一方向上的各个根盒以及根盒内的作物，顺次获各根盒内各个作物的表型信息。本专利技术能够实时、定时、定点的获取多组作物俯视图表型数据，继而完成多组作物俯视图表型数据的存储、传输及表型数据分析。进一步的，本专利技术中沿作物的根盒两侧分别设置有一对相互平行且被设置为同步运行的第一表型获取单元。两个第一表型获取单元中，图像采集设备保持正对于设置在其对侧的另一个第一表型获取单元中的背景板，图像采集设备和背景板同步移动，能够保证图像采集设备采集作物表型图像时，始终能够由背景板遮挡住作物后侧的环境图像，方便后期通过图像处理系统对图像中的作物表型特征进行提取。本专利技术中还进一步的在根盒的上部设置有第二表型获取单元。第二表型获取单元中的第二视角图像采集设备由上至下，以第一表型获取单元和根盒所设置的工作平面为背景，拍摄作物的俯视图，获得作物顶部的表型信息。由此，本专利技术对作物表型的提取更为完整，能够同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获取作物表型的高通量拍照系统，其特征在于，包括第一表型获取单元，用于获取第一视角下作物的表型信息，所述第一表型获取单元包括：/n第一方向滑动导轨(1)，其平行于作物的根盒的一侧面，沿第一方向设置；/n滑板(31)，其设置在所述第一方向滑动导轨(1)之上，沿所述第一方向滑动导轨(1)在第一方向上平移；/n第二方向滑动导轨(32)，其下端与所述滑板(31)固定连接，所述第二方向滑动导轨(32)与所述滑板(31)的上表面保持垂直，沿第二方向设置；/n第三方向滑动导轨(33)，其与所述第二方向滑动导轨(32)连接，朝向所述作物的根盒设置在第三方向上；/n图像采集设备(3)，其设置在所述第三方向滑动导轨(33)中朝向所述根盒的一端，用于采集所述根盒和/或根盒内所容纳的作物在第一视角下的图像；/n背景板(4)，其设置在所述图像采集设备(3)的一侧；/n所述第三方向滑动导轨(33)沿所述第二方向滑动导轨(32)在第二方向上移动时，带动所述图像采集设备(3)同步移动，调节所述图像采集设备(3)相对于所述根盒和/或根盒内所容纳的作物的高度；所述第三方向滑动导轨(33)相对所述第二方向滑动导轨(32)在第三方向上移动时，所述带动所述图像采集设备(3)同步移动，调节所述图像采集设备(3)相对于所述根盒和/或根盒内所容纳的作物的距离。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于获取作物表型的高通量拍照系统，其特征在于，包括第一表型获取单元，用于获取第一视角下作物的表型信息，所述第一表型获取单元包括：
第一方向滑动导轨(1)，其平行于作物的根盒的一侧面，沿第一方向设置；
滑板(31)，其设置在所述第一方向滑动导轨(1)之上，沿所述第一方向滑动导轨(1)在第一方向上平移；
第二方向滑动导轨(32)，其下端与所述滑板(31)固定连接，所述第二方向滑动导轨(32)与所述滑板(31)的上表面保持垂直，沿第二方向设置；
第三方向滑动导轨(33)，其与所述第二方向滑动导轨(32)连接，朝向所述作物的根盒设置在第三方向上；
图像采集设备(3)，其设置在所述第三方向滑动导轨(33)中朝向所述根盒的一端，用于采集所述根盒和/或根盒内所容纳的作物在第一视角下的图像；
背景板(4)，其设置在所述图像采集设备(3)的一侧；
所述第三方向滑动导轨(33)沿所述第二方向滑动导轨(32)在第二方向上移动时，带动所述图像采集设备(3)同步移动，调节所述图像采集设备(3)相对于所述根盒和/或根盒内所容纳的作物的高度；所述第三方向滑动导轨(33)相对所述第二方向滑动导轨(32)在第三方向上移动时，所述带动所述图像采集设备(3)同步移动，调节所述图像采集设备(3)相对于所述根盒和/或根盒内所容纳的作物的距离。


2.如权利要求1所述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其特征在于，所述根盒沿所述第一方向排列为一排，所述图像采集设备(3)随所述滑板(31)沿所述第一方向滑动导轨(1)在第一方向上平移的过程中，顺次拍摄各所述根盒和/或根盒内所容纳的作物的图像。


3.如权利要求2所述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其特征在于，所述第一表型获取单元包括有两个，两个所述第一表型获取单元中的第一方向滑动导轨(1)分别平行于第一方向设置在所述作物的根盒的两侧，各所述第一表型获取单元中的所述第三方向滑动导轨(33)以及各所述第三方向滑动导轨(33)端部的图像采集设备(3)、所述背景板(4)分别相对设置；两个所述第一表型获取单元分别拍摄各所述根盒和/或根盒内所容纳的作物不同侧的图像。


4.如权利要求1-3所述的用于获取作物表型的高通量拍照系统，其特征在于，两个所述第一表型获取单元中的滑板(31)同步的被驱动沿所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅秀清，姜东，丁艳锋，吴劼，周国栋，毛江美，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32