專利名稱：作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作物圖像采集處理裝置，更具體地說，是涉及一種作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在與作物相關(guān)的科學(xué)研究過程中，經(jīng)常會(huì)涉及到測(cè)定作物的鮮生物量和干生物量。生物量是作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要指標(biāo)，作物單株生物量反映了個(gè)體長(zhǎng)勢(shì)，單位面積生物量則反映了作物群體長(zhǎng)勢(shì)。目前，生物量的測(cè)定方法主要有直接收割法、觀測(cè)估算法、模型模擬法和遙感反演法。直接收割法是傳統(tǒng)植被生物量測(cè)定方法，該方法雖然準(zhǔn)確，但破壞植被，往往用于驗(yàn)證其他方法的精度；觀測(cè)估算法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且目前還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并且由于樣本量少而使其結(jié)果缺少代表性；遙感反演法目前還處于探索階段，直接利用遙感資料測(cè)算生物量還有待進(jìn)一步研究；模型模擬法主要有高光譜遙感估算模型、線性和非線性回歸模型等。再例如，中國(guó)專利公開號(hào)CN102169008A，
公開日2011年08月31日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為“一種農(nóng)作物生物量測(cè)量裝置及方法”，該申請(qǐng)案公開了一種農(nóng)作物生物量測(cè)量裝置及方法，通過對(duì)位于平行板電容器中的被測(cè)農(nóng)作物樣品施加掃頻電場(chǎng)，測(cè)量其在一定溫度、濕度條件下的介電特性，并通過建立介電常數(shù)、衰減系數(shù)與農(nóng)作物生物量的相關(guān)模型，來完成對(duì)農(nóng)作物生物量的檢測(cè)。該技術(shù)方案有效解決了可在不收割農(nóng)作物的情況下，簡(jiǎn)單便攜地快速測(cè)量單株或多株農(nóng)作物的生物量。但尚有不足之處建立介電常數(shù)、衰減系數(shù)與農(nóng)作物生物量的相關(guān)模型的方法破壞農(nóng)作物，操作比較繁瑣，系統(tǒng)的制造和使用成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種制造使用成本低，檢測(cè)方法簡(jiǎn)便的作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置及檢測(cè)方法。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案本發(fā)明的作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置，包括兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置、背景墻、標(biāo)定板及升降調(diào)節(jié)裝置、秧苗放置平臺(tái)、試驗(yàn)臺(tái)架、以及圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)，所述背景墻設(shè)計(jì)為相互垂直的等邊長(zhǎng)兩立面形狀，且顏色設(shè)置為紅色，試驗(yàn)臺(tái)架的水平面投影為正方形，其相鄰兩立面與背景墻兩立面等距貼近設(shè)置，在與該相鄰兩立面等距離位置，標(biāo)定板及升降調(diào)節(jié)裝置固裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，其標(biāo)定板中央設(shè)置正方形標(biāo)定塊，其升降調(diào)節(jié)裝置上端設(shè)置秧苗放置平臺(tái)，秧苗放置平臺(tái)上放置秧苗；所述圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)包括兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)，分別與背景墻雙立面對(duì)應(yīng)，與秧苗等距離，兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置垂直設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)架上，該兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)分別設(shè)置在兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置上，兩個(gè) CCD數(shù)字式攝像機(jī)的安裝高度相同，且兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)鏡頭中心與秧苗中心對(duì)齊； 兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)用于拍攝秧苗正面和側(cè)面兩個(gè)垂直方向的圖像；計(jì)算機(jī)的攝像機(jī)控制模塊用于設(shè)置采集參數(shù)、控制兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)拍攝，并采集、顯示和存儲(chǔ)采集的圖像；計(jì)算機(jī)的圖像處理模塊調(diào)用、處理圖像數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)到指定的文件，并通過生物量預(yù)測(cè)算法模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終得出作物生物量預(yù)測(cè)模型；其中，兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)分別通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連。作為本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案所述兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)與秧苗的距離為ail。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置包括高度調(diào)節(jié)架、支腳架、鎖定手輪，左右兩個(gè)支腳架垂直設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)架上，高度調(diào)節(jié)架可上下滑動(dòng)地支撐安裝在左右兩個(gè)支腳架的滑道內(nèi)，并通過鎖定手輪鎖緊定位，該高度調(diào)節(jié)架的左右兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)高度尺。本發(fā)明的另一方案是提供一種圖像采集處理裝置的作物生物量無損檢測(cè)方法，該方法包括下列步驟首先圖像采集準(zhǔn)備設(shè)置兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)；調(diào)整試驗(yàn)臺(tái)架處于水平位置；根據(jù)被采集作物的高度，通過兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置調(diào)整兩個(gè)CXD 數(shù)字式攝像機(jī)的安裝高度，并確定標(biāo)定塊及升降調(diào)節(jié)裝置的標(biāo)定塊高度，使攝像機(jī)鏡頭中心、標(biāo)定塊中心與作物秧苗中心處于同一高度；接著取樣每隔3天取樣1次，每次取樣本 10株，將取樣秧苗根部植入大小一致的塑料盆內(nèi)，并使秧苗位于盆的中心，并標(biāo)記樣本序號(hào)；進(jìn)行采集樣本圖像根據(jù)最高的秧苗確定攝像機(jī)的拍攝焦距F1，每次拍攝的焦距相同， 保證最高的秧苗圖像充滿整個(gè)拍攝區(qū)域；將裝好秧苗樣本的塑料盆放在秧苗放置平臺(tái)上， 塑料盆上的刻度與秧苗放置平臺(tái)的標(biāo)記刻度對(duì)齊；操作攝像機(jī)控制模塊，按樣本序號(hào)，分別拍攝秧苗正面和側(cè)面兩個(gè)垂直方向的圖像，每個(gè)方向的圖像拍攝3張；采集標(biāo)定塊圖像根據(jù)確定好的標(biāo)定塊高度，將標(biāo)定板升起，標(biāo)定板中央的正方形標(biāo)定塊中心對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)的鏡頭中心，拍攝3張標(biāo)定塊圖像；人工測(cè)量作物秧苗性狀數(shù)據(jù)根據(jù)不同的試驗(yàn)作物，人工測(cè)量植株分蘗或其它的作物性狀信息；從根部以上剪斷每株作物，清理雜物后，利用精度為0. Olg的天平稱重，得到作物的鮮生物量；將稱重后的植株放入標(biāo)有樣本序號(hào)的紙袋中，利用干燥箱105°C烘干至恒重，稱重，得到作物的干生物量；處理采集的圖像， 并整理圖像處理數(shù)據(jù)對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理，得到秧苗的株高、正像面積、側(cè)向面積信息； 輸入人工測(cè)量數(shù)據(jù)輸入人工測(cè)量的作物分蘗或其它的作物性狀信息、鮮生物量和干生物量信息；最后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，建立作物生物量預(yù)測(cè)模型。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的作物生物量無損檢測(cè)方法，所述兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)置為光照條件為自然光源，圖像傳感器類型1/2. 33" CCD，選擇拍攝像素大小為10MX768，分辨率為96，自動(dòng)感光，自動(dòng)白平衡，中心對(duì)焦，平均測(cè)光，關(guān)閉閃光燈功能。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的作物生物量無損檢測(cè)方法，所述標(biāo)定板中央的正方形標(biāo)定塊設(shè)置為綠色，且該正方形標(biāo)定塊邊長(zhǎng)為10cm。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置及檢測(cè)方法具有的有益效果是本發(fā)明的作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置，所述背景墻設(shè)計(jì)為相互垂直的等邊長(zhǎng)兩立面形狀，且顏色設(shè)置為紅色，在與該相鄰兩立面等距離位置，標(biāo)定板及升降調(diào)節(jié)裝置固裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，其升降調(diào)節(jié)裝置上端設(shè)置秧苗放置平臺(tái)，秧苗放置平臺(tái)上放置秧苗；該兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)分別設(shè)置在兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置上，兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)的安裝高度相同，且兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)鏡頭中心與秧苗中心對(duì)齊。這樣就可以通過圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的攝像機(jī)控制模塊設(shè)置采集參數(shù)，控制兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)拍攝秧苗正面和側(cè)面兩個(gè)垂直方向的圖像，攝像機(jī)控制模塊采集、顯示和存儲(chǔ)采集的圖像；計(jì)算機(jī)的圖像處理模塊調(diào)用、處理圖像數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)到指定的文件， 并通過生物量預(yù)測(cè)算法模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終得出作物生物量預(yù)測(cè)模型。通過這種檢測(cè)方法得到一定品種的某個(gè)作物的生物量預(yù)測(cè)模型，之后，就可以應(yīng)用該系統(tǒng)拍攝正在生長(zhǎng)的作物圖像，不用拔苗稱重，就可以得到被拍攝秧苗的重量，得到整個(gè)生育期內(nèi)的作物生物量預(yù)測(cè)模型。實(shí)現(xiàn)了盆栽作物鮮生物量和干生物量的無損檢測(cè)，該無損檢測(cè)方法步驟簡(jiǎn)單、具體，便于操作，圖像采集處理裝置構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單制造成本低，使用操作運(yùn)行耗能少，達(dá)到了制造使用成本低，檢測(cè)方法簡(jiǎn)便的效果。


圖1是本發(fā)明作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置的構(gòu)造示意圖；圖2是圖1中沿A-A線的剖視圖；圖3是圖2中B向局部放大圖；圖4是本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)原理方框圖；圖5是本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)工作流程圖。圖中(XD數(shù)字式攝像機(jī)1攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置2背景墻3標(biāo)定板及升降調(diào)節(jié)裝置4秧苗放置平臺(tái)5秧苗6試驗(yàn)臺(tái)架7計(jì)算機(jī)8 高度調(diào)節(jié)架9支腳架10 鎖定手輪1具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1、圖2所示，給出了本發(fā)明作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置的具體實(shí)施方式
構(gòu)造示意圖，包括兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置2、背景墻3、標(biāo)定板及升降調(diào)節(jié)裝置4、 秧苗放置平臺(tái)5、試驗(yàn)臺(tái)架7、以及圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)，所述背景墻3設(shè)計(jì)為相互垂直的等邊長(zhǎng)兩立面形狀，且顏色設(shè)置為紅色，試驗(yàn)臺(tái)架7的水平面投影為正方形，其相鄰兩立面與背景墻3兩立面等距貼近設(shè)置，在與該相鄰兩立面等距離位置，標(biāo)定板及升降調(diào)節(jié)裝置4固裝在試驗(yàn)臺(tái)架7上，其標(biāo)定板中央設(shè)置正方形標(biāo)定塊，其升降調(diào)節(jié)裝置上端設(shè)置秧苗放置平臺(tái)5，秧苗放置平臺(tái)5上放置秧苗6 ；在圖2、圖4中，所述圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)包括兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)1、計(jì)算機(jī)8，分別與背景墻3雙立面對(duì)應(yīng)，與秧苗6等距離， 兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置2垂直設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)架7上，該兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)1分別設(shè)置在兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置2上，兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)1的安裝高度相同，且兩個(gè)CXD 數(shù)字式攝像機(jī)1鏡頭中心與秧苗中心對(duì)齊；兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)1用于拍攝秧苗6正面和側(cè)面兩個(gè)垂直方向的圖像；計(jì)算機(jī)8的攝像機(jī)控制模塊用于設(shè)置采集參數(shù)、控制兩個(gè)CCD 數(shù)字式攝像機(jī)1拍攝，并采集、顯示和存儲(chǔ)采集的圖像；計(jì)算機(jī)8的圖像處理模塊調(diào)用、處理圖像數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)到指定的文件，并通過生物量預(yù)測(cè)算法模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終得出作物生物量預(yù)測(cè)模型；其中，兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)1分別通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)1與秧苗6的距離為an。
在優(yōu)選實(shí)施例中，如圖2、圖3所示，所述攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置2包括高度調(diào)節(jié)架 9、支腳架10、鎖定手輪11，左右兩個(gè)支腳架10垂直設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)架7上，高度調(diào)節(jié)架9可上下滑動(dòng)地支撐安裝在左右兩個(gè)支腳架10的滑道內(nèi)，并通過鎖定手輪11鎖緊定位，該高度調(diào)節(jié)架9的左右兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)高度尺。參見圖2、圖4和圖5，詳細(xì)說明本發(fā)明的作物生物量無損檢測(cè)方法和圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)的工作流程。圖像采集準(zhǔn)備設(shè)置兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)1的各項(xiàng)指標(biāo)，光照條件為自然光源， 圖像傳感器類型1/2. 33" (XD，選擇拍攝像素大小為10MX768，分辨率為96，自動(dòng)感光，自動(dòng)白平衡，中心對(duì)焦，平均測(cè)光，關(guān)閉閃光燈功能，兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)1與被拍攝秧苗6 的距離始終保持an ；調(diào)整試驗(yàn)臺(tái)架7處于水平位置，保證秧苗放置平臺(tái)5和攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置2的攝像機(jī)安裝平臺(tái)均處于水平；根據(jù)被采集作物的高度，通過兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置2調(diào)整兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)1的安裝高度，并確定標(biāo)定塊及升降調(diào)節(jié)裝置4的標(biāo)定塊高度，使攝像機(jī)鏡頭中心、標(biāo)定塊中心與作物秧苗6中心處于同一高度。在圖像采集準(zhǔn)備之后取樣每隔3天取樣1次，每次取樣本10株，在最短的時(shí)間內(nèi)，將取樣秧苗6根部植入大小一致的塑料盆內(nèi)，塑料盆的兩個(gè)垂直方向上標(biāo)有刻度，將秧苗6裝入盆中時(shí)，要保證秧苗6兩個(gè)垂直方向?qū)?zhǔn)刻度，并使秧苗6位于盆的中心，并標(biāo)記樣本序號(hào)。采集樣本圖像根據(jù)最高的秧苗確定攝像機(jī)的拍攝焦距F1，每次拍攝的焦距相同，保證最高的秧苗圖像充滿整個(gè)拍攝區(qū)域；將裝好秧苗樣本的塑料盆放在秧苗放置平臺(tái)上，塑料盆上的刻度與秧苗放置平臺(tái)5的標(biāo)記刻度對(duì)齊；操作攝像機(jī)控制模塊8，按樣本序號(hào)，分別拍攝秧苗6正面和側(cè)面兩個(gè)垂直方向的圖像，每個(gè)方向的圖像拍攝3張；采集標(biāo)定塊圖像根據(jù)確定好的標(biāo)定塊高度，將標(biāo)定板升起，標(biāo)定板中央的綠色正方形標(biāo)定塊中心對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)1的鏡頭中心，該正方形標(biāo)定塊邊長(zhǎng)為10cm，拍攝3張標(biāo)定塊圖像。人工測(cè)量作物秧苗性狀數(shù)據(jù)根據(jù)不同的試驗(yàn)作物，人工測(cè)量植株分蘗或其它的作物性狀信息；從根部以上剪斷每株作物，清理雜物后，利用精度為0. Olg的天平稱重，得到作物的鮮生物量；將稱重后的植株放入標(biāo)有樣本序號(hào)的紙袋中，利用干燥箱105°c烘干至恒重，稱重，得到作物的干生物量；處理采集的圖像，并整理圖像處理數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)9的圖像處理模塊對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理，由于標(biāo)定塊的邊長(zhǎng)尺寸IOcmX IOcm是已知的，根據(jù)標(biāo)定塊圖像的像素大小，換算出秧苗的株高和側(cè)向面積，得到秧苗6的株高、正像面積、側(cè)向面積信息；可以根據(jù)不同的試驗(yàn)作物，補(bǔ)充莖粗和葉片數(shù)等可以由圖像處理得到的其他信息，并存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)到指定的文件。輸入人工測(cè)量數(shù)據(jù)輸入人工測(cè)量的作物分蘗或其它的作物性狀信息、鮮生物量和干生物量信息。進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，建立作物生物量預(yù)測(cè)模型計(jì)算機(jī)9的生物量預(yù)測(cè)算法模塊，利用特征級(jí)信息融合方法和模糊綜合評(píng)判等方法，采用多元線性回歸分析或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的手段，得到作物鮮生物量和干生物量的定量預(yù)測(cè)模型。上述方法過程得到一定品種的某個(gè)作物的生物量預(yù)測(cè)模型，之后，就可以應(yīng)用該系統(tǒng)拍攝正在生長(zhǎng)的作物圖像，不用拔苗稱重，就可以得到被拍攝秧苗的重量，得到整個(gè)生育期內(nèi)的作物生物量預(yù)測(cè)模型。實(shí)現(xiàn)了盆栽作物鮮生物量和干生物量的無損檢測(cè)。也可以實(shí)現(xiàn)單株作物整個(gè)生育期內(nèi)生物量跟蹤測(cè)量。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置，其特征在于包括兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置O)、背景墻(3)、標(biāo)定板及升降調(diào)節(jié)裝置G)、秧苗放置平臺(tái)(5)、試驗(yàn)臺(tái)架(7)、以及圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)，所述背景墻C3)設(shè)計(jì)為相互垂直的等邊長(zhǎng)兩立面形狀，且顏色設(shè)置為紅色，試驗(yàn)臺(tái)架(7)的水平面投影為正方形，其相鄰兩立面與背景墻C3)兩立面等距貼近設(shè)置，在與該相鄰兩立面等距離位置，標(biāo)定板及升降調(diào)節(jié)裝置固裝在試驗(yàn)臺(tái)架(7)上，其標(biāo)定板中央設(shè)置正方形標(biāo)定塊，其升降調(diào)節(jié)裝置上端設(shè)置秧苗放置平臺(tái)(5)， 秧苗放置平臺(tái)( 上放置秧苗(6)；所述圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)包括兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)(1)、計(jì)算機(jī)(8)，分別與背景墻(3)雙立面對(duì)應(yīng)，與秧苗(6)等距離，兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置( 垂直設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)架(7)上，該兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)(1)分別設(shè)置在兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置( 上，兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)(1)的安裝高度相同，且兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)(1)鏡頭中心與秧苗中心對(duì)齊；兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)(1)用于拍攝秧苗(6) 正面和側(cè)面兩個(gè)垂直方向的圖像；計(jì)算機(jī)(8)的攝像機(jī)控制模塊用于設(shè)置采集參數(shù)、控制兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)(1)拍攝，并采集、顯示和存儲(chǔ)采集的圖像；計(jì)算機(jī)(8)的圖像處理模塊調(diào)用、處理圖像數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)到指定的文件，并通過生物量預(yù)測(cè)算法模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終得出作物生物量預(yù)測(cè)模型；其中，兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)(1)分別通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置，其特征在于所述兩個(gè)CXD數(shù)字式攝像機(jī)(1)與秧苗(6)的距離為an。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置，其特征在于 所述攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置( 包括高度調(diào)節(jié)架(9)、支腳架(10)、鎖定手輪(11)，左右兩個(gè)支腳架(10)垂直設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)架(7)上，高度調(diào)節(jié)架(9)可上下滑動(dòng)地支撐安裝在左右兩個(gè)支腳架(10)的滑道內(nèi)，并通過鎖定手輪(11)鎖緊定位，該高度調(diào)節(jié)架(9)的左右兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)高度尺。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像采集處理裝置的作物生物量無損檢測(cè)方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)圖像采集準(zhǔn)備設(shè)置兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)(1)的各項(xiàng)指標(biāo)；調(diào)整試驗(yàn)臺(tái)架(7)處于水平位置；根據(jù)被采集作物的高度，通過兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置( 調(diào)整兩個(gè)C⑶數(shù)字式攝像機(jī)(1)的安裝高度，并確定標(biāo)定塊及升降調(diào)節(jié)裝置(4)的標(biāo)定塊高度，使攝像機(jī)鏡頭中心、標(biāo)定塊中心與作物秧苗(6)中心處于同一高度；(2)取樣每隔3天取樣1次，每次取樣本10株，將取樣秧苗(6)根部植入大小一致的塑料盆內(nèi)，并使秧苗(6)位于盆的中心，并標(biāo)記樣本序號(hào)；(3)采集樣本圖像根據(jù)最高的秧苗確定攝像機(jī)的拍攝焦距F1，每次拍攝的焦距相同， 保證最高的秧苗圖像充滿整個(gè)拍攝區(qū)域；將裝好秧苗樣本的塑料盆放在秧苗放置平臺(tái)上， 塑料盆上的刻度與秧苗放置平臺(tái)( 的標(biāo)記刻度對(duì)齊；操作攝像機(jī)控制模塊(8)，按樣本序號(hào)，分別拍攝秧苗(6)正面和側(cè)面兩個(gè)垂直方向的圖像，每個(gè)方向的圖像拍攝3張；(4)采集標(biāo)定塊圖像根據(jù)確定好的標(biāo)定塊高度，將標(biāo)定板升起，標(biāo)定板中央的正方形標(biāo)定塊中心對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)(1)的鏡頭中心，拍攝3張標(biāo)定塊圖像；(5)人工測(cè)量作物秧苗性狀數(shù)據(jù)根據(jù)不同的試驗(yàn)作物，人工測(cè)量植株分蘗或其它的作物性狀信息；從根部以上剪斷每株作物，清理雜物后，利用精度為0. Olg的天平稱重，得到作物的鮮生物量；將稱重后的植株放入標(biāo)有樣本序號(hào)的紙袋中，利用干燥箱105°C烘干至恒重，稱重，得到作物的干生物量；(6)處理采集的圖像，并整理圖像處理數(shù)據(jù)對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理，得到秧苗(6)的株高、正像面積、側(cè)向面積信息；(7)輸入人工測(cè)量數(shù)據(jù)輸入人工測(cè)量的作物分蘗或其它的作物性狀信息、鮮生物量和干生物量信息；(8)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，建立作物生物量預(yù)測(cè)模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的作物生物量無損檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟(1)中， 兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)(1)的各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)置為光照條件為自然光源，圖像傳感器類型 1/2.33〃(XD，選擇拍攝像素大小為10MX768，分辨率為96，自動(dòng)感光，自動(dòng)白平衡，中心對(duì)焦，平均測(cè)光，關(guān)閉閃光燈功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的作物生物量無損檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟(4)中，標(biāo)定板中央的正方形標(biāo)定塊設(shè)置為綠色，且該正方形標(biāo)定塊邊長(zhǎng)為10cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置及檢測(cè)方法，旨在提供一種制造使用成本低，檢測(cè)方法簡(jiǎn)便的作物生物量無損檢測(cè)圖像采集處理裝置及檢測(cè)方法。包括兩個(gè)攝像機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置、背景墻、標(biāo)定板及升降調(diào)節(jié)裝置、秧苗放置平臺(tái)、試驗(yàn)臺(tái)架、以及圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)。所述圖像數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)包括兩個(gè)CCD數(shù)字式攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的攝像機(jī)控制模塊采集、顯示和存儲(chǔ)采集的圖像；并通過生物量預(yù)測(cè)算法模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終得出作物生物量預(yù)測(cè)模型；本發(fā)明適用于盆栽作物鮮生物量和干生物量的無損檢測(cè)或單株作物整個(gè)生育期內(nèi)生物量跟蹤測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N21/84GK102565061SQ20121001157
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者任文濤, 劉翠紅, 張本華, 胡艷清, 陳麗君 申請(qǐng)人:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)