一种透明根系栽培容器拍照系统技术方案

本发明专利技术涉及一种透明根系栽培容器拍照系统，包括成像区，所述成像区包括成像平台、旋转拍照装置、外管拍照相机和夹取移动组件；旋转拍照装置：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器内壁的根系进行成像；外管拍照相机：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器外壁的根系进行成像；夹取移动组件：用于将待观察的透明根系栽培容器从进样区运移至成像平台，将成像后的透明根系栽培容器从成像平台运移至出样区。本发明专利技术在成像区设置旋转拍照装置和外管拍照相机，实现对每个透明根系栽培容器内壁和外壁同时进行自动化成像，全方位、多角度、自动化实时监测获取作物根系图像。

【技术实现步骤摘要】
一种透明根系栽培容器拍照系统
本专利技术涉及一种根系动态生长拍照系统，特别涉及一种透明根系栽培容器拍照系统。
技术介绍
基因-环境-表型互作机理的研究需借助以大数据为核心的现代化信息技术。随着测序技术效率的提升以及成本的降低，作物基因组数据不断增长和完善；而当前表型信息获取技术滞后，导致其无法匹配庞大的基因组学数据，严重阻碍了育种进程。构建表型组信息无损、高效、系统性收集的自动化设备成为农学、植物生理学和遗传育种学等亟需解决的热点问题。近年来，诸多学术机构和企业致力于表型测定平台的研发。目前，地上部表型测定技术较为成熟，大都基于“Plant-to-Sensor”的传送带运行模式并结合数字相机的360度成像来收集作物的表型信息。由于根系生长介质的不透明性及根系结构的复杂性，根系的观察和测定都十分困难。研究学者尝试采用X射线的计算机断层扫描法或核磁共振成像MRI等方法来测定土壤中根系，但这些方法由于低分辨率仅能获取有限的根系表型信息，另外还存在栽培容器小、通量低、耗时长、设备不可移动且价格昂贵等缺点。采用低成本的成像传感器获取根系图像是目前较为流行的根系测定方法。德国尤利西研究中心研发的GROWSCREEN-Rhizo可对窄根盒中的根系成像，但该方法只能获取部分碎片化根系表型信息，且在栽培根系较大的作物如须根系作物玉米等时，窄根盒限制了根系的生长空间，导致成像窗中根系重叠严重，获取的根系图像损失较多的根系表型信息。综上所述，现存的根系表型测定平台只能获取较小的植株根系表型信息，且普遍存在通量低、设备成本高昂、空间利用率低等问题。另外，现存的表型测定平台无法高质量的获取须根系作物根系图像。基于传送带的运输方式其通量扩展容易实现，但其配套设备成本高昂，尤其对于超大型作物表型平台，全部配置传送系统的费用极高。采用模块化的拍照系统可以有效减少自动传送系统的配置数目，可大幅降低建造成本。因此，基于模块化的设计理念，全方位、多角度获取地下部作物表型信息为出发点，开发一套高通量、自动化的作物表型成像平台，从而满足规模化表型数据获取以及作物育种科学研究的要求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种透明根系栽培容器拍照系统，该系统能够满足高通量作物栽培、根系成像的要求，实现作物根系的高通量、全方位、多角度、自动化实时监测获取。本专利技术的具体技术方案如下：一种透明根系栽培容器拍照系统，包括成像区，所述成像区包括成像平台、旋转拍照装置、外管拍照相机和夹取移动组件；旋转拍照装置：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器内壁的根系进行成像；外管拍照相机：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器外壁的根系进行成像；夹取移动组件：用于将待观察的透明根系栽培容器从进样区运移至成像平台，将成像后的透明根系栽培容器从成像平台运移至出样区。优选的，所述透明根系栽培容器包括栽培底座、栽培容器本体、遮光盖和遮光罩；所述栽培容器本体包括透明内筒、透明外筒和透明顶盖，透明外筒上下开放，所述透明内筒和透明外筒相互嵌套并固定在栽培底座上，透明内筒的顶部设置透明顶盖，透明内筒和透明外筒之间形成根系环形栽培空间，在根系环形栽培空间的上方设置遮光盖，栽培底座上开设有与所述透明内筒的内腔连通的中心孔，栽培底座的下方设有接水盒；所述遮光罩设在遮光盖和栽培底座之间，遮光罩包括可拆卸连接的左遮光罩和右遮光罩，左遮光罩和右遮光罩形成中空的矩形结构，栽培容器本体设在该空腔内。优选的，成像平台的旁边设有遮光罩拆装机构，所述遮光罩拆装机构包括支架和真空吸盘夹具，所述真空吸盘夹具滑动连接在支架上以使真空吸盘夹具在水平方向上远离或靠近成像平台；所述真空吸盘夹具包括安装座、左夹具和右夹具，左夹具和右夹具对称设置在安装座上并且与安装座构成水平移动副，安装座上安装有用于驱动左夹具和右夹具同步相向运动或者背向运动的驱动机构。优选的，所述遮光罩拆装机构包括支架和真空吸盘夹具，支架包括开合支架，设在开合支架上方的直线电机模组，直线电机模组上设有直线导轨以及与直线导轨连接的滑座；真空吸盘夹具包括安装座、正反牙夹紧模组、左夹具和右夹具，安装座与直线导轨上的滑座连接，直线电机模组上的电机驱动安装座沿直线导轨滑动从而使得安装座在水平方向上远离或靠近成像平台；左夹具和右夹具均包括遮光安装臂、吸盘安装板、吸盘安装板的上下两端设有真空吸盘，真空吸盘与真空发生器配合连接，遮光安装臂的一端与吸盘安装板连接、其另一端与正反牙夹紧模组滑动连接，正反牙夹紧模组上设有正反转电机，通过电机的正反转驱动两个遮光安装臂以及与其连接的两个吸盘安装板同步相向运动或者背向运动。优选的，成像平台的旁边设有拆水盒结构，所述拆水盒结构包括水盒托盘，水盒托盘的一端滑动连接在导轨上，水盒托盘的另一端设有用于放置接水盒的凹槽，水盒托盘在驱动机构的带动下沿导轨滑动用于将凹槽内的接水盒放入栽培底座的下方或者从栽培底座的下方取出。优选的，所述夹取移动组件通过滑轨在进样区与成像平台之间以及成像平台与出样区之间滑动；所述夹取移动组件包括固定安装板、移动座和两个托爪，所述移动座滑动连接在进样区与成像平台之间以及成像平台与出样区之间的滑轨上，所述固定安装板的一侧安装在移动座上并能够沿移动座上下滑动；两个托爪对称设置在固定安装板的另一侧并且与固定安装板构成水平移动副，固定安装板上安装有用于驱动两个托爪同步相向运动或者背向运动的驱动机构。优选的，所述外管拍照相机包括拍照相机和相机安装架，拍照相机设置在相机安装架上，拍照相机和相机安装架之间还设有拍照相机调整机构。优选的，所述透明根系栽培容器拍照系统还包括外管拍照补光灯，所述外管拍照补光灯包括灯条、安装杆、水平安装板，所述灯条设在安装杆上，安装杆滑动连接在水平安装板上使其在水平方向上远离或靠近成像平台。优选的，所述旋转拍照装置包括设置在成像平台表面的旋转工作台，所述旋转工作台上部依次设置定位座垫高环、栽培容器定位座，所述内壁成像立柱的底端依次穿过所述栽培容器定位座、定位座垫高环和旋转工作台中心的通孔固定在提升模组安装板上并能够沿提升模组安装板上下滑动，所述内壁成像立柱的上部安装有接触式图像传感器。优选的，所述栽培容器定位座包括底座，底座的中心通孔处设有用于容纳栽培底座下方的接水盒以及水盒托盘设有凹槽端的容纳腔，水盒托盘设有凹槽的一端从底座中心通孔的一侧伸入该容纳腔的底部，底座的上方设有定位块。本专利技术采用以上技术方案，其具有如下优点：1、本专利技术通过夹取移动组件在成像过程中将透明根系栽培容器在进样区、成像平台、出样区之间进行轮转，实现透明根系栽培容器的高通量、自动化实时监测获取。2、本专利技术在成像区设置旋转拍照装置和外管拍照相机，实现对每个透明根系栽培容器内壁和外壁同时进行自动化成像，全方位、多角度、自动化实时监测获取作物根系图像。3、本专利技术采用旋转拍照装置旋转拍照装置与外管拍照相机相结合的方式，对透明根系栽培容器的内壁和外壁360度成像来收集作物的表型信息，能够将在成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明根系栽培容器拍照系统，其特征在于包括成像区，所述成像区包括成像平台、旋转拍照装置、外管拍照相机和夹取移动组件；/n旋转拍照装置：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器内壁的根系进行成像；/n外管拍照相机：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器外壁的根系进行成像；/n夹取移动组件：用于将待观察的透明根系栽培容器从进样区运移至成像平台，将成像后的透明根系栽培容器从成像平台运移至出样区。/n

【技术特征摘要】
1.一种透明根系栽培容器拍照系统，其特征在于包括成像区，所述成像区包括成像平台、旋转拍照装置、外管拍照相机和夹取移动组件；
旋转拍照装置：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器内壁的根系进行成像；
外管拍照相机：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器外壁的根系进行成像；
夹取移动组件：用于将待观察的透明根系栽培容器从进样区运移至成像平台，将成像后的透明根系栽培容器从成像平台运移至出样区。


2.根据权利要求1所述的明根系栽培容器拍照系统，其特征在于，所述透明根系栽培容器包括栽培底座、栽培容器本体、遮光盖和遮光罩；
所述栽培容器本体包括透明内筒、透明外筒和透明顶盖，透明外筒上下开放，所述透明内筒和透明外筒相互嵌套并固定在栽培底座上，透明内筒的顶部设置透明顶盖，透明内筒和透明外筒之间形成根系环形栽培空间，在根系环形栽培空间的上方设置遮光盖，栽培底座上开设有与所述透明内筒的内腔连通的中心孔，栽培底座的下方设有接水盒；
所述遮光罩设在遮光盖和栽培底座之间，遮光罩包括可拆卸连接的左遮光罩和右遮光罩，左遮光罩和右遮光罩形成中空的矩形结构，栽培容器本体设在该空腔内。


3.根据权利要求2所述的透明根系栽培容器拍照系统，其特征在于，成像平台的旁边设有遮光罩拆装机构，所述遮光罩拆装机构包括支架和真空吸盘夹具，所述真空吸盘夹具滑动连接在支架上以使真空吸盘夹具在水平方向上远离或靠近成像平台；
所述真空吸盘夹具包括安装座、左夹具和右夹具，左夹具和右夹具对称设置在安装座上并且与安装座构成水平移动副，安装座上安装有用于驱动左夹具和右夹具同步相向运动或者背向运动的驱动机构。


4.根据权利要求3所述的透明根系栽培容器拍照系统，其特征在于，所述遮光罩拆装机构包括支架和真空吸盘夹具，支架包括开合支架，设在开合支架上方的直线电机模组，直线电机模组上设有直线导轨以及与直线导轨连接的滑座；
真空吸盘夹具包括安装座、正反牙夹紧模组、左夹具和右夹具，安装座与直线导轨上的滑座连接，直线电机模组上的电机驱动安装座沿直线导轨滑动从而使得安装座在水平方向上远离或靠近成像平台；左夹具和右夹具均包括遮光安装臂、吸盘安装板，吸盘安装板的上下两端设有真空吸盘，真空吸盘与真空发生器配合连接，遮光安装臂的一端与吸盘安装板连接、其另一端与正反牙夹紧模组滑动连接，正反牙夹紧模组上设...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴劼，姜东，丁艳锋，周国栋，
申请(专利权)人：南京慧瞳作物表型组学研究院有限公司，南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32