田间根系槽道式拍照系统技术方案

本发明专利技术涉及一种田间根系槽道式拍照系统，包括田间根系模拟坑道、坑道穿梭车，田间根系模拟坑道沿长度方向的两侧嵌设有多个扁平栽培容器，坑道穿梭车在田间根系模拟坑道内沿其长度方向移动对两侧扁平栽培容器的根系拍照成像，田间根系模拟坑道外沿长度方向的两侧均设置拍照装置，拍照装置在田间根系模拟坑道外沿扁平栽培容器移动对扁平栽培容器另一侧的根系拍照成像。本发明专利技术采用田间根系模拟坑道模拟田间，扁平栽培容器内的作物模拟田间作物，采用田间根系模拟坑道内的坑道穿梭车、田间根系模拟坑道外的拍照装置对大型重量扁平栽培容器内的作物进行清晰全面的作物根系图像采集，实时多角度、全方位观测完整的作物根系表型。

【技术实现步骤摘要】
田间根系槽道式拍照系统
本专利技术涉及一种采集系统，尤其涉及一种基于槽道的作物根系表型采集系统。
技术介绍
作物表型分为地上部表型和地下部表型两部分，目前多集中在地上部表型性状的观测，由于地下的不可见性导致地下部表型研究相对较少。地下部作物表型通常是指位于地表以下的作物根系部分，是植物重要的营养器官。根系一方面吸收土壤中的水分和其他有机营养物质，另一方面本身也通过分泌有机酸等物质影响和改善植物土壤微生物的环境，促进作物地上部分的生长发育，直接或间接影响了产量。因此，研究根系表型对作物结构和功能性状具有十分重要的意义。传统的根系研究大多数是纯手工、破坏性直接采样，将根系从土壤中取出后洗净，米尺测量和相机拍摄，获取根系的长度、直径及其相关生物量的一些性状参数，手工取样法费时费力，样品易遭到破坏且误差较大。基于“planttosensor”根系表型非破坏性间接观测方法众多。研究人员将植株放置于大型传送带，传送带带动植株移动并进入传感器进行图像采集。但是基于传送带结合传感器方法，成本高，占地空间大，不适用于高通量的作物根系表型研究。将CT核磁共振或X射线扫描测定根系，植株置入带有传感器暗室拍摄成像获取表型信息，但是该方法具有一定的辐射，需要较高标准的安全防护，且获取的根系表型信息有限，图像分辨率低。通过GROWSCREEN-Rhizo方法对窄根盒进行根系成像，但该方法只能获取部分碎片化根系表型信息，且窄根盒限制了根系的生长空间，易使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。因此，现有的根系表型平台成本高，占地空间大，获取的根系图像信息有限等问题，急需研发一种图像清晰，无需预处理、自动化和高通量的根系表型采集系统。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的不足，在于提供一种用于模仿田间根系，并对田间根系进行全面、准确观测的田间根系槽道式拍照系统。本专利技术的具体技术方案如下：一种田间根系槽道式拍照系统，包括田间根系模拟坑道、坑道穿梭车，田间根系模拟坑道沿长度方向的两侧嵌设有多个扁平栽培容器，坑道穿梭车在田间根系模拟坑道内沿其长度方向移动对两侧扁平栽培容器的根系拍照成像，田间根系模拟坑道外沿长度方向的两侧均设置拍照装置，拍照装置在田间根系模拟坑道外沿扁平栽培容器移动对扁平栽培容器另一侧的根系拍照成像。优选的，所述扁平栽培容器包括两片透明板、间隔条以及遮光板，所述间隔条夹放在两片透明板之间，间隔条包括两根垂直间隔条和一根水平间隔条，垂直间隔条位于透明板的两侧，水平间隔条位于透明板的底部，间隔条和透明板组成中空的栽培容器；所述遮光板位于透明板顶部，遮光板中部开设有遮光板槽，遮光板槽的形状与栽培容器顶部开口处的形状相同且位置对应，遮光板的面积大于栽培容器顶部面积。优选的，所述田间根系模拟坑道包括矩形框架，设于矩形框架上的底板和顶板，矩形框架的底部沿其长度方向设有相互平行的轨道，矩形框架沿其长度方向的两侧设有多个嵌入槽，扁平栽培容器可拆卸的设在该嵌入槽内；矩形框架对应于扁平栽培容器底部的位置设有接水盒；沿矩形框架的宽度方向设有全遮光卷帘门。优选的，所述田间根系模拟坑道沿长度方向的两侧均设有遮光结构，遮光结构设在扁平栽培容器的外侧；所述遮光结构包括沿田间根系模拟坑道长度方向延伸的框架，设于框架上的幕帘，所述拍照装置设在框架内。优选的，所述拍照装置包括CIS拍照相机、相机架体，CIS拍照相机设在相机架体上可相对相机架体伸缩，CIS拍照相机可沿相机架体上下滑动，所述相机架体设在框架内并可沿框架的长度方向滑动。优选的，所述坑道穿梭车包括车架、采集机构，车架用于装载所述采集机构并能够沿田间根系模拟坑道内的长度方向滑动；所述采集机构包括采集框架以及设在采集框架上的多个相机，多个相机的相机镜头朝向田间根系模拟坑道内的左侧和右侧；车架的左侧、右侧均设有沿竖直方向延伸的灯条。优选的，所述采集框架包括左框架和右框架，左框架的上半部分和下半部分均设有镜头朝向田间根系模拟坑道右侧的相机，右框架的上半部分和下半部分均设有镜头朝向田间根系模拟坑道左侧的相机。优选的，各个相机的两侧均设有防反光板，车架左侧、右侧的顶部均设有沿车架高度方向延伸的全遮光手动卷帘，全遮光手动卷帘上设有用于各个相机进行拍照的拍照孔。优选的，所述车架的底部设有主动轮组、从动轮组和导轮，主动轮组包括第一转轴、套设在第一转轴两端并且与矩形框架底部相互平行的轨道滑动配合的主动轮，用于驱动第一转轴转动的驱动装置；从动轮组包括第二转轴、套设在第二转轴两端并且与矩形框架底部相互平行的轨道滑动配合的从动轮；导轮设在与同一轨道滑动配合的主动轮、从动轮的两侧并与该轨道侧面接触。优选的，车架的后侧底部设有两个与矩形框架底部相互平行的轨道相配合的定向轮。本专利技术由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1.本专利技术采用田间根系模拟坑道模拟田间，扁平栽培容器内的作物模拟田间作物，采用田间根系模拟坑道内的坑道穿梭车、田间根系模拟坑道外的拍照装置对扁平栽培容器内的作物进行清晰全面的采集根系图像，实时多角度、全方位观测完整的作物根系表型。2.本专利技术坑道穿梭车在田间根系模拟坑道内沿其长度方向移动，拍照装置在田间根系模拟坑道外沿扁平栽培容器移动进行自动拍照，自动化程度高，实现高通量、全自动拍照。3.采用本专利技术所述田间根系槽道式拍照系统，无需破坏作物或土壤原有状态的情况下即可对田间作物的根系进行全面观测，提高了观测的准确性。4.本专利技术采用的田间根系模拟坑道可以实现全暗环境下的根系表型的监测，避免根系表型监测时，作物根系暴露于光照环境，对根系的生长造成影响，提高根系表型研究工作的准确性。附图说明图1为本专利技术所述田间根系槽道式拍照系统的结构示意图；图2为本专利技术所述田间根系模拟坑道的结构示意图；图3为本专利技术所述扁平栽培容器的结构示意图；图4为本专利技术所述拍照装置的结构示意图；图5为图4中的A区放大图；图6为本专利技术所述CIS拍照相机与相机架体连接的结构示意图；图7为本专利技术所述坑道穿梭车的结构示意图；图8为本专利技术所述坑道穿梭车的俯视图；图9为本专利技术所述坑道穿梭车的仰视图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本专利技术范围的限制，而只是为了说明本专利技术技术方案的实质精神。本专利技术未提及部分均为现有技术。参见图1，本专利技术提供一种田间根系槽道式拍照系统，包括田间根系模拟坑道1、坑道穿梭车2，田间根系模拟坑道1沿长度方向的两侧嵌设有多个扁平栽培容器3，坑道穿梭车2在田间根系模拟坑道1内沿其长度方向移动对两侧扁平栽培容器3的根系拍照成像，田间根系模拟坑道1外沿长度方向的两侧均设置拍照装置4，拍照装置4在田间根系模拟坑道1外沿扁平栽培容器3移动对扁平栽培容器3另一侧的根系拍照成像。本专利技术采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种田间根系槽道式拍照系统，其特征在于包括田间根系模拟坑道、坑道穿梭车，田间根系模拟坑道沿长度方向的两侧嵌设有多个扁平栽培容器，坑道穿梭车在田间根系模拟坑道内沿其长度方向移动对两侧扁平栽培容器的根系拍照成像，田间根系模拟坑道外沿长度方向的两侧均设置拍照装置，拍照装置在田间根系模拟坑道外沿扁平栽培容器移动对扁平栽培容器另一侧的根系拍照成像。/n

【技术特征摘要】
1.一种田间根系槽道式拍照系统，其特征在于包括田间根系模拟坑道、坑道穿梭车，田间根系模拟坑道沿长度方向的两侧嵌设有多个扁平栽培容器，坑道穿梭车在田间根系模拟坑道内沿其长度方向移动对两侧扁平栽培容器的根系拍照成像，田间根系模拟坑道外沿长度方向的两侧均设置拍照装置，拍照装置在田间根系模拟坑道外沿扁平栽培容器移动对扁平栽培容器另一侧的根系拍照成像。


2.根据权利要求1所述的田间根系槽道式拍照系统，其特征在于，所述扁平栽培容器包括两片透明板、间隔条以及遮光板，所述间隔条夹放在两片透明板之间，间隔条包括两根垂直间隔条和一根水平间隔条，垂直间隔条位于透明板的两侧，水平间隔条位于透明板的底部，间隔条和透明板组成中空的栽培容器；所述遮光板位于透明板顶部，遮光板中部开设有遮光板槽，遮光板槽的形状与栽培容器顶部开口处的形状相同且位置对应，遮光板的面积大于栽培容器顶部面积。


3.根据权利要求1所述的田间根系槽道式拍照系统，其特征在于，所述田间根系模拟坑道包括矩形框架，设于矩形框架上的底板和顶板，矩形框架的底部沿其长度方向设有相互平行的轨道，矩形框架沿其长度方向的两侧设有多个嵌入槽，扁平栽培容器可拆卸的设在该嵌入槽内；矩形框架对应于扁平栽培容器底部的位置设有接水盒；沿矩形框架的宽度方向设有全遮光卷帘门。


4.根据权利要求1或2所述的田间根系槽道式拍照系统，其特征在于，所述田间根系模拟坑道沿长度方向的两侧均设有遮光结构，遮光结构设在扁平栽培容器的外侧；所述遮光结构包括沿田间根系模拟坑道长度方向延伸的框架，设于框架上的幕帘，所述拍照装置设在框架内。


5.根据权利要求4所述的田间根系槽道式拍照系统，其特征在于，所述拍照装置包括CIS拍照相机、相机架体...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜东，吴劼，丁艳锋，周国栋，毛江美，
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