作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪制造技术

一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪。本实用新型专利技术通过在作物栽培土壤内埋设根管，将旋转式图像监测仪设置在根管内，通过在图像监测仪外壳上设置相应的驱动模块和转动模块，从而在根管内实现360度多层次旋转式的图像获取效果。本实用新型专利技术可通过内窥式的图像获取方式，通过对不同位置不同拍摄角度下图像的拼接和处理，实时、动态、全天候地采集多种作物根系生长参数的数据和图像。

【技术实现步骤摘要】
作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪
本技术涉及作物根系表型获取
，具体而言涉及一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪。
技术介绍
作物表型是由基因与环境相互作用产生的部分或者全部可辨识的物理、生理和生化特征及性状，包括作物的结构、组成以及生长发育过程，其不仅反映了分子水平上的表达调控，同时反映了植物的生理生化、形态解剖、胁迫抗性等复杂性状。作物育种领域中功能基因组学和基因技术的发展是粮食增产的最便捷和有效的手段。表型是作物基因的外部表达，是作物自身基因和外部环境共同作用的结果。因此，探索作物基因型、环境因素和作物表型特征、性状的之间关系变得尤为重要。植物根系是植物的重要组成部分，具有非常重要的功能，如水分和养分的吸收与转运、有机物贮藏、植株锚定及与土壤互作等。植物根系发育情况对于许多植物研究工作至关重要,它关系着植物最佳处理时间的选择、处理前植物生长发育状态的一致性、处理过程中植物根系响应的及时反馈等一系列过程。由于土壤不可观测性的限制，根系表型性状的采集和分析已成为生物学及表型组学研究的重点和难点。根系表型采集的核心在于如何原位观察根系生长。传统根系研究工作往往依赖于人工手动检测小样本植物根系的个别性状，因此数据量有限，效率低，难以开展植物根系多种性状的综合分析，且引入人为因素极易导致测量数据的误差，其可分析规模小、成本高、费时费力，缺乏规范性且测量精度较低。现有的根系表型获取技术已成为制约植物基因组功能分析和分子育种发展的瓶颈。随着植物基因组学研究和分子育种的快速发展，目前急需一种高通量、高精度和低成本的根系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。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提供一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，本技术利用埋设地下的根管提供运行轨道，将多组旋转式图像监测仪设置在对应不同根系深度的运行轨道中，驱动旋转式图像监测仪实现对作物根系表型数据的测量采样。本技术具体采用如下技术方案。首先，为实现上述目的，提出一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，所述的旋转式图像监测仪设置在埋设于作物栽培土壤内的根管中，所述的转式图像监测仪表面设置有驱动轮和转向轮，分别驱动转式图像监测仪沿根管内部移动或在沿根管内部旋转，获取作物根系的表型图像。可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其包括：图像监测仪外壳，其主体为圆柱形结构；驱动模块，其设置在所述旋转式图像监测仪的一端，包括凸出于图像监测仪外壳侧壁表面的驱动轮，所述驱动轮的驱动方向平行于所述图像监测仪外壳的轴线方向；转动模块，其设置在所述旋转式图像监测仪的另一端，包括凸出于图像监测仪外壳侧壁表面的转动轮，所述转动轮的转动方向垂直于所述图像监测仪外壳的轴线方向；LED光源，其设置在所述旋转式图像监测仪的中部，所述图像监测仪外壳的中部至少部分设置为透明材质，所述LED光源透过透明材质的图像监测仪外壳照亮根管周围作物根系；图像获取装置，其设置在所述旋转式图像监测仪的中部，由转动模块驱动随图像监测仪外壳同步在根管内旋转而拍摄根管周围作物根系的图像。可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述驱动轮和转动轮均分别包括沿所述图像监测仪外壳的周向均匀排布的多个。可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述旋转式图像监测仪的另一端在转动模块之外还设置有激光雷达，所述激光雷达用于获取所述旋转式图像监测仪在根管中移动的距离和位置。可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述图像监测仪外壳的内部还设置有电机支架，所述电机支架沿图像监测仪外壳的径向设置；所述电机支架与图像监测仪外壳的内侧壁之间设置有微型电机；所述微型电机的电机输出轴垂直于所述电机支架、沿所述图像监测仪外壳的径向向所述图像监测仪外壳的内侧壁延伸，各微型电机的电机输出轴分别驱动所述驱动轮。可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述电机输出轴与所述驱动轮之间还连接有：驱动轮轴、从动锥齿轮和主动锥齿轮，其中，所述主动锥齿轮，其与电机输出轴的远端固定连接，由微型电机驱动，随同电机输出轴同步转动；所述从动锥齿轮，其与所述主动锥齿轮啮合，从动于所述主动锥齿轮转动；所述驱动轮轴，其垂直于所述电机输出轴，所述驱动轮轴的一端与所述连接所述从动锥齿轮固定连接，另一端与驱动轮固定连接，所述从动锥齿轮带动所述驱动轮沿平行于所述图像监测仪外壳的轴线方向转动。可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述电机输出轴与所述转动模块的外壳之间还固定连接有平键，所述转动轮安装在转动模块的外壳上，所述电机输出轴转动通过平键带动驱动转动模块的外壳旋转，所述转动轮由驱动转动模块的外壳带动而以垂直于所述图像监测仪外壳的轴线方向转动。可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述转动模块还包括从动轮，其平行于所述转动轮，沿图像监测仪外壳的周向均匀排布在相邻各转动轮之间。可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述驱动轮、转动轮以及从动轮均分别抵接所述根管，支撑所述图像监测仪外壳与根管的内侧壁之间无直接接触。可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述图像监测仪外壳内还设置有：数据收发模块，其用于接收控制信号，或传输图像获取装置所拍摄的根管周围作物根系的图像；微型电机控制模块，其与所述微型电机电连接，输出驱动信号，相应地驱动所述微型电机转动，带动所述驱动轮和/或转动轮运转；存储模块，其与所述图像获取装置电连接，用于存储图像获取装置所拍摄的根管周围作物根系的图像。有益效果本技术通过在作物栽培土壤内埋设根管，将旋转式图像监测仪设置在根管内，通过在图像监测仪外壳上设置相应的驱动模块和转动模块，从而在根管内实现360度多层次旋转式的图像获取效果。本技术可通过内窥式的图像获取方式，通过对不同位置不同拍摄角度下图像的拼接和处理，实时、动态、全天候地采集多种作物根系生长参数的数据和图像。进一步，本技术还针对根管拍摄环境，相应将图像监测仪外壳对应LED光源的区域设置成透明，通过LED光源提供拍摄时的照明，可避免更大范围引入光源对作物根系本身生长环境的改变。本技术能够在获取作物根系表型特征数据的同时，尽可能的减少对作物根系的影响，因此，本技术所获得的表型数据更为直接也更为准确。本技术可通过微型电机驱动设置在图像监测仪外壳周向表面的驱动轮、转动轮以及从动轮，相应的驱动旋转式图像监测仪在根管内行走并在根管内360°地转向，从而原位获取根管附近作物整个根系的表型性状。这种内窥式图像获取技术相比于现有的地下表型测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其特征在于，所述旋转式图像监测仪(1)设置在埋设于作物栽培土壤内的根管(2)中，所述的转式图像监测仪(1)表面设置有驱动轮和转向轮，分别驱动转式图像监测仪(1)沿根管(2)内部移动或在沿根管(2)内部旋转，获取作物根系的表型图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其特征在于，所述旋转式图像监测仪(1)设置在埋设于作物栽培土壤内的根管(2)中，所述的转式图像监测仪(1)表面设置有驱动轮和转向轮，分别驱动转式图像监测仪(1)沿根管(2)内部移动或在沿根管(2)内部旋转，获取作物根系的表型图像。


2.如权利要求1所述的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其特征在于，所述旋转式图像监测仪(1)包括：
图像监测仪外壳(11)，其主体为圆柱形结构；
驱动模块(12)，其设置在所述旋转式图像监测仪(1)的一端，包括凸出于图像监测仪外壳(11)侧壁表面的驱动轮(121)，所述驱动轮(121)的驱动方向平行于所述图像监测仪外壳(11)的轴线方向；
转动模块(13)，其设置在所述旋转式图像监测仪(1)的另一端，包括凸出于图像监测仪外壳(11)侧壁表面的转动轮(132)，所述转动轮(132)的转动方向垂直于所述图像监测仪外壳(11)的轴线方向；
LED光源(14)，其设置在所述旋转式图像监测仪(1)的中部，所述图像监测仪外壳(11)的中部至少部分设置为透明材质，所述LED光源(14)透过透明材质的图像监测仪外壳(11)照亮根管周围作物根系；
图像获取装置，其设置在所述旋转式图像监测仪(1)的中部，由转动模块(13)驱动随图像监测仪外壳(11)同步在根管(2)内旋转而拍摄根管周围作物根系的图像。


3.如权利要求2所述的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其特征在于，所述驱动轮(121)和转动轮(132)均分别包括沿所述图像监测仪外壳(11)的周向均匀排布的多个。


4.如权利要求2所述的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其特征在于，所述旋转式图像监测仪(1)的另一端在转动模块(13)之外还设置有激光雷达(133)，所述激光雷达(133)用于获取所述旋转式图像监测仪(1)在根管(2)中移动的距离和位置。


5.如权利要求2所述的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其特征在于，所述图像监测仪外壳(11)的内部还设置有电机支架(111)，所述电机支架(111)沿图像监测仪外...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜东，傅秀清，吴劼，周国栋，丁艳锋，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：新型
国别省市：江苏;32