表型分析设备制造技术

一种采集位于目标根管中的植物的根部的图像的设备，所述设备包括：转台(12)，所述转台(12)具有旋转轴线(X)并用于支撑所述目标根管；照明装置(14)；第一摄像机(16)，所述第一摄像机(16)具有基本上朝向所述旋转轴线(X)定向的光轴(O)；聚焦传感器(18)，所述聚焦传感器(18)布置成提供所述第一摄像机的至少一个参数的测量值(M)；控制模块(20)，所述控制模块(20)配置成接收所述测量值(M)、将所述测量值(M)与比较数据(C)进行比较、并相应地通知操作者，所述比较数据包括与不同于所述目标根管的参考根管相关的数据和/或与所述目标根管的先前采集的一个或多个图像相关的数据。

Phenotypic analysis equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表型分析设备
本专利技术涉及植物根部发育的观察领域，包括选择具有感兴趣的性状的植物，所述植物包括感兴趣的农艺特征。本专利技术更具体地涉及例如在植物品种选择过程中的培养和表型分析植物领域。
技术介绍
为了在节水和节约不可再生资源从而限制化学肥料的使用的同时保持高生产量，选择具有更高效的根系的植物至关重要。这可以通过优化根构型(rootarchitecture)和根吸收能力和/或通过改善植物与根际微生物的正相互作用来实现。适于根结构的高生产量表型分析的设备的开发仍然是主要瓶颈。INRA已经开发出特定的根管(rhizotron)，该根管适于在受控条件下的植物生长以及植物新梢和根系的非侵入式图像采集。在EP2679088中描述了这些被称为“RhizoTubes”的根管。这些根管允许同时生长一至六株植物，该植物的最大高度为1.1m，最长生长可达8周，这具体取决于植物种类。在整个实验过程中，借助于被称为RhizoCab的成像舱，可以自动地且非破坏性地对新梢和根室进行成像。RhizoCab包含用于获取植物根系的高分辨率图片的机器人和成像设备。这在ChristianJeudy等人在《PlantMethods(2016)》12:31DOI10.1186/s13007-016-0131-9的文章《RhizoTubesasanewtoolforhighthroughputimagingofplantrootdevelopmentandarchitecture:test,comparisonwithpotgrownplantsandvalidation》中进行了描述。RhizoCab允许在各种非生物和生物环境条件下对植物新梢和根进行表型分析。特别是，RhizoCab允许根的简单可视化或根的提取以及根性状的测量，用于高生产量或动力学分析。因此，RhizoCab可用于鉴定作物对应力的响应(包括与土壤微生物的相互作用)中所涉及的关键根系性状的遗传和环境决定因素。存在改进RhizoCab、特别是以简单且有效的方式获得高分辨率图像的永久需求。本专利技术的目的是至少部分地满足该需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于采集位于目标根管中的植物的根部图像的设备，所述设备包括：-转台，所述转台具有旋转轴线并且用于支撑所述目标根管；-照明装置；-第一摄像机或“根摄像机”，所述第一摄像机或“根摄像机”具有基本上朝向所述旋转轴线定向的光轴，所述光轴优选为水平的光轴，所述第一摄像机包括多个单元光传感器，每个单元光传感器配置成采集各自的单元信号。根据本专利技术的第一方面，所述设备包括控制模块，所述控制模块配置成：i)根据如下来确定单元时间段：-所述转台绕所述旋转轴线的旋转速度，以及-所述单元光传感器和所述目标根管之间的距离和/或所述第一摄像机的变焦放大率；ii)控制所述单元光传感器根据所述单元信号生成像素信号，每个像素信号开始于初始像素滴答声、持续所述单元时间段并且结束于最终像素滴答声；iii)根据各自的像素信号来参数化图像的像素。如在下面的描述中将更详细地描述的那样，即使所述单元光传感器与所述目标根管之间的距离和/或所述摄像机的变焦放大率变化，这些操作允许采集具有所谓的“正方形像素”的图像。有利地，这些操作是简单的，并且不需要转台的旋转速度的变化。实际上，改变所述单元时间段就足够了。根据本专利技术的与所述第一方面兼容的第二方面，所述设备包括：-聚焦传感器，所述聚焦传感器布置成提供所述第一摄像机的至少一个参数的测量值；-控制模块，所述控制模块配置成接收所述测量值，将所述测量值与比较数据进行比较，并相应地通知操作者，所述比较数据包括与不同于所述目标根管或“参考根管”的根管相关的数据和/或与所述目标根管的先前采集的一个或几个图像相关的数据。因此，有利地，控制模块可以评估采集条件是否是预期的那些条件。之后，操作者可以做出适当的决定。这使得由该设备提供的图像的质量更加可靠。优选地，根据本专利技术的设备还包括以下可选特征中的一个或多个特征：-所述设备包括分度器，所述分度器配置成提供分度器滴答声，所述分度器滴答声用于转台绕其轴线的多个优选地规则分布的角位置，所述控制模块配置成从所述分度器滴答声的至少一者确定所述初始像素滴答声和/或最终像素滴答声；-所述分度的角位置的数量，即，针对所述转台的一转产生的分度器滴答声的数量优选地大于1000、优选地大于5000、优选地大于10000、优选地大于12000；-至少一个初始像素滴答声是分度器滴答声；-像素信号的单元时间段等于两个分度器滴答声之间的时间段除以乘法整数与除法整数的比；-所述除法整数和乘法整数取决于所述单元光传感器与所述目标根管之间的距离和/或取决于所述第一摄像机的变焦放大率；-所述单元光传感器沿平行于所述目标根管的圆柱形侧表面的线叠置；-所述单元时间段与所述变焦放大率成反比例，和/或所述单元时间段与所述单元光传感器和所述目标根管之间的所述距离成正比例；-至少只要由所述单元光传感器接收的光量的范围超过确定的阈值，所述转台配置成使所述目标根管以恒定的速度转动，而与所述变焦放大率和所述单元光传感器与所述目标根管之间的所述距离无关；-所述设备包括摄像机支撑件，所述第一摄像机安装在所述摄像机支撑件上，所述摄像机支撑件配置成引导所述摄像机的运动，以及尤其是改变所述摄像机和所述目标根管之间的距离的运动；-由单元光传感器提供的单元信号优选为由所述单元光传感器观察到的所述目标根管的表面的亮度的测量值；-所述聚焦传感器配置成测量安装成绕所述第一摄像机的光轴旋转的透镜聚焦环的角位置；-所述聚焦传感器包括电位计，所述电位计具有取决于所述角位置的电阻；-所述照明装置包括接口，所述接口使得所述操作者能够限定由所述照明装置发射的光的一种或多种波长和/或强度；-所述设备包括输送机，所述输送机包括平行的两个带，所述转台包括托盘和致动器，所述致动器与所述托盘配合以使所述托盘在所述带之间竖直地移动；-所述托盘设置有一个或多个凹部或凸部，所述凹部或凸部分别顺应地与所述目标根管的相应凸部或凹部配合；-控制模块被编程为使得在由所述第一摄像机采集图像期间，所述托盘绕所述旋转轴线X旋转360°的倍数；-所述输送机被布置成将所述目标根管从第一站输送至第二站，所述第一站包括所述第一摄像机并且所述第二站包括第二摄像机，所述第二摄像机被布置成采集所述目标根管中的植物的地上部分的图像；-所述第二摄像机被安装成使得其光轴是基本上竖直的。本专利技术还涉及一种采集位于目标根管中的植物的根部图像的方法，所述方法包括以下步骤：a)将所述目标根管输送至第一站；b)将摄像机聚焦在所述目标根管上；c)利用光照亮所述目标根管，并且使所述目标根管绕竖直的旋转轴线X转动；d)当所述目标根管被照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采集位于目标根管中的植物的根部的图像的设备，所述设备包括：/n-转台(12)，所述转台(12)具有旋转轴线(X)并且用于支撑所述目标根管；/n-照明装置(14)；/n-第一摄像机(16)，所述第一摄像机(16)具有基本上朝向所述旋转轴线(X)定向的光轴(O)，所述第一摄像机包括多个单元光传感器(52)，每个单元光传感器(52)配置成采集各自的单元信号(S

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170529 EP 17173289.41.一种采集位于目标根管中的植物的根部的图像的设备，所述设备包括：
-转台(12)，所述转台(12)具有旋转轴线(X)并且用于支撑所述目标根管；
-照明装置(14)；
-第一摄像机(16)，所述第一摄像机(16)具有基本上朝向所述旋转轴线(X)定向的光轴(O)，所述第一摄像机包括多个单元光传感器(52)，每个单元光传感器(52)配置成采集各自的单元信号(S52)；
-聚焦传感器(18)，所述聚焦传感器(18)布置成提供所述第一摄像机的至少一个参数的测量值(M)；
-控制模块(20)，所述控制模块(20)配置成接收所述测量值，将所述测量值与比较数据(C)进行比较，并相应地通知操作者，
所述比较数据包括与不同于所述目标根管的参考根管相关的数据和/或与所述目标根管的先前采集的一个或多个图像相关的数据。


2.根据前一项权利要求所述的设备，其中，所述聚焦传感器(18)配置成测量透镜聚焦环(46)的角位置，所述透镜聚焦环(46)安装成绕所述第一摄像机(16)的所述光轴(O)旋转。


3.根据前一项权利要求所述的设备，其中，所述聚焦传感器(18)包括电位计，所述电位计具有取决于所述角位置的电阻。


4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述照明装置包括接口(42)，所述接口(42)使所述操作者能够限定由所述照明装置发射的光的波长和/或强度。


5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括输送机(21)，所述输送机包括平行的两个带(44)，所述转台包括托盘(30)和致动器(36)，所述致动器(36)与所述托盘(30)配合以便使所述托盘在所述带之间竖直地移动。


6.根据前一项权利要求所述的设备，其中，所述托盘设置有一个或多个凹部或凸部(34)，所述凹部或凸部(34)分别地顺应地与所述目标根管(R)的相应凸部或凹部配合。


7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制模块被编程为使得在由所述第一摄像机采集图像期间，所述托盘绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多夫·萨隆，克里斯蒂安·热迪，克里斯多夫·鲍萨特，费德里克·查扎勒特，米克·兰博夫，朱利安·马丁内特，
申请(专利权)人：国家农艺研究院，伊诺维亚弗洛公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR