一种作物冠层原位生长表型监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例提供了一种作物冠层原位生长表型监测装置，通过分别在设置冠层顶部数据获取和采集模块、冠层内部图像获取模块和冠层底部鱼眼镜头，可以获取待检测作物冠层顶部、内部和底部的形态结构数据，且冠层内部图像获取模块高度和角度可调，使得冠层内部形态结构数据更丰富，最终对待监测作物冠层的生长表型监测更准确，全局性更强，且具有很好的普适性。

A monitoring device for in situ growth phenotype of crop canopy

【技术实现步骤摘要】
一种作物冠层原位生长表型监测装置
本技术涉及农业
，尤其涉及一种作物冠层原位生长表型监测装置。
技术介绍
作物冠层是作物履行光合作用和物质生产职能的组织体系，其形态结构对光截获能力、冠层光合效率以及作物产量均具有重要影响。同时，作物冠层结构也体现了作物品种的遗传特性及其对环境的适应程度，在遗传和环境因素的影响下，作物冠层形态结构具有时空变异性。玉米是我国最重要的粮食作物之一，增产潜力巨大。连续监测玉米冠层长相长势并快速构建玉米冠层三维模型对于玉米的结构功能分析、玉米品种评价和提高生产力具有重要意义。作物冠层内部存在大量的器官遮挡，随着作物生长和环境的变化，冠层形态结构也在不断改变，这些都为作物冠层生长监测和三维重建带来了极大的挑战。在作物冠层形态结构的生长监测方面，主要依靠无人机挂载激光雷达或可见光图像传感器获取作物冠层三维点云或可见光图像，通过数据的配准和表型解析实现冠层结构的生长监测；也有通过搭建轨道式或车载式表型平台实现作物群体生长的连续监测。这些手段主要获取作物冠层外表面形态或颜色纹理数据，由于作物冠层遮挡严重，这些手段难以获取冠层内部的作物形态结构信息；在冠层内部设置鱼眼镜头获取半球图像，可以获取冠层指定位置的冠隙分数或生长监测，但这种方法测量位置有限，所监测信息全局性较差；田间行走式机器人可以实现冠层内形态结构的采集，但对田间土壤环境、行间距等有特定要求，不具有普适性。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的作物冠层原位生长表型监测装置。本技术实施例提供了一种作物冠层原位生长表型监测装置，包括：底座、可伸缩支架、冠层顶部数据获取和采集模块、冠层内部图像获取模块、冠层底部鱼眼镜头；其中，所述可伸缩支架的底端与所述底座固定连接，所述冠层顶部数据获取和采集模块设置在所述可伸缩支架的顶端，所述冠层内部图像获取模块设置在所述可伸缩支架的中部；所述冠层顶部数据获取和采集模块包括模块箱体、多个图像传感器、多光谱传感器、激光雷达、光合有效辐射传感器、数据采集器以及冠层内部图像获取模块控制器；所述模块箱体与所述可伸缩支架的顶端固定连接；所述多个冠层顶部图像传感器均匀设置在所述模块箱体的下部，用于获取作物冠层顶部的多幅第一图像；所述多光谱传感器设置在所述模块箱体内部，用于获取待监测作物冠层顶部的多光谱图像；所述激光雷达设置在所述模块箱体的内部，用于获取所述待监测作物冠层顶部的三维点云数据；所述光合有效辐射传感器水平设置在所述模块箱体的顶部，用于获取所述待监测作物冠层顶部的光合有效辐射数据；所述冠层内部图像获取模块包括滑动与旋转控制子模块和水平摄像头，所述水平摄像头通过所述滑动与旋转控制子模块与所述可伸缩支架的中部连接，用于获取所述待监测作物冠层内部不同高度和不同角度的多幅第二图像；所述冠层内部图像获取模块控制器与所述冠层内部图像获取模块连接；所述数据采集器分别与所述多个图像传感器、所述多光谱传感器、所述激光雷达、所述光合有效辐射传感器、所述水平摄像头以及所述冠层底部鱼眼镜头连接。进一步地，所述底座为圆盘形，所述底座上异于所述可伸缩支架的一侧设置有探针。进一步地，所述冠层内部图像获取模块还包括防雨罩，所述防雨罩固定于所述滑动与旋转控制子模块上且位于所述水平摄像头的正上方。进一步地，还包括无线模块，所述无线模块设置在所述模块箱体顶部，用于与远程控制端之间建立无线通信通道。进一步地，还包括根系监测模块，所述根系监测模块包括微根管和根系扫描传感器，所述根系扫描传感器设置在所述微根管中，所述微根管固定设置在所述底座上异于所述可伸缩支架的一侧，用于获取所述待监测作物的根系图像。进一步地，还包括土壤墒情监测模块，所述土壤墒情监测模块包括多个土壤温湿度传感器，用于获取待监测作物根系附近不同深度土壤的温湿度。本技术实施例提供的一种作物冠层原位生长表型监测装置，通过分别在设置冠层顶部数据获取和采集模块、冠层内部图像获取模块和冠层底部鱼眼镜头，可以获取待检测作物冠层顶部、内部和底部的形态结构数据，且冠层内部图像获取模块高度和角度可调，使得冠层内部形态结构数据更丰富，最终对待监测作物冠层的生长监测更准确，全局性更强，且具有很好的普适性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的一种作物冠层原位生长表型监测装置的结构示意图；图2为本技术实施例中使用图1所示生长监测装置的示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1为本技术实施例提供的一种作物冠层原位生长表型监测装置的结构示意图，如图1所示，该生长监测装置包括：底座1、可伸缩支架2、冠层顶部数据获取和采集模块3、冠层内部图像获取模块4、冠层底部鱼眼镜头5；其中，所述可伸缩支架2的底端与所述底座1固定连接，所述冠层顶部数据获取和采集模块3设置在所述可伸缩支架2的顶端，所述冠层内部图像获取模块4设置在所述可伸缩支架2的中部。其中，底座1和可伸缩支架2固定连接后，作为冠层顶部数据获取和采集模块3和冠层内部图像获取模块4的承载结构，且保证冠层顶部数据获取和采集模块3位于待监测作物的冠层上方，冠层内部图像获取模块4位于待监测作物的冠层内部，同时冠层底部鱼眼镜头5在监测时根据实际情况设置的底面合适位置。可以理解的是，由于可伸缩支架2的长度可以根据需要调整，所以冠层内部图像获取模块4相对于作物冠层的位置也可以根据需求调整。另外，可伸缩支架2分为多段小支架，也可以再每段小支架上设置一个冠层内部图像获取模块4。所述冠层顶部数据获取和采集模块3包括模块箱体、多个图像传感器、多光谱传感器、激光雷达、光合有效辐射传感器、数据采集器以及冠层内部图像获取模块控制器；所述模块箱体与所述可伸缩支架的顶端固定连接；所述多个冠层顶部图像传感器均匀设置在所述模块箱体的下部，用于获取作物冠层顶部的多幅第一图像；所述多光谱传感器设置在所述模块箱体内部，用于获取待监测作物冠层顶部的多光谱图像；所述激光雷达设置在所述模块箱体的内部，用于获取所述待监测作物冠层顶部的三维点云数据；所述光合有效辐射传感器水平设置在所述模块箱体的顶部，用于获取所述待监测作物冠层顶部的光合有效辐射数据。其中，模块箱体一般为飞碟形状，且模块箱体顶部有黑白格纹理，可以为无人机影像获取提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种作物冠层原位生长表型监测装置，其特征在于，包括：底座、可伸缩支架、冠层顶部数据获取和采集模块、冠层内部图像获取模块、冠层底部鱼眼镜头；其中，所述可伸缩支架的底端与所述底座固定连接，所述冠层顶部数据获取和采集模块设置在所述可伸缩支架的顶端，所述冠层内部图像获取模块设置在所述可伸缩支架的中部；/n所述冠层顶部数据获取和采集模块包括模块箱体、多个图像传感器、多光谱传感器、激光雷达、光合有效辐射传感器、数据采集器以及冠层内部图像获取模块控制器；所述模块箱体与所述可伸缩支架的顶端固定连接；所述多个冠层顶部图像传感器均匀设置在所述模块箱体的下部，用于获取作物冠层顶部的多幅第一图像；所述多光谱传感器设置在所述模块箱体内部，用于获取待监测作物冠层顶部的多光谱图像；所述激光雷达设置在所述模块箱体的内部，用于获取所述待监测作物冠层顶部的三维点云数据；所述光合有效辐射传感器水平设置在所述模块箱体的顶部，用于获取所述待监测作物冠层顶部的光合有效辐射数据；/n所述冠层内部图像获取模块包括滑动与旋转控制子模块和水平摄像头，所述水平摄像头通过所述滑动与旋转控制子模块与所述可伸缩支架的中部连接，用于获取所述待监测作物冠层内部不同高度和不同角度的多幅第二图像；所述冠层内部图像获取模块控制器与所述冠层内部图像获取模块连接；/n所述数据采集器分别与所述多个图像传感器、所述多光谱传感器、所述激光雷达、所述光合有效辐射传感器、所述水平摄像头以及所述冠层底部鱼眼镜头连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种作物冠层原位生长表型监测装置，其特征在于，包括：底座、可伸缩支架、冠层顶部数据获取和采集模块、冠层内部图像获取模块、冠层底部鱼眼镜头；其中，所述可伸缩支架的底端与所述底座固定连接，所述冠层顶部数据获取和采集模块设置在所述可伸缩支架的顶端，所述冠层内部图像获取模块设置在所述可伸缩支架的中部；
所述冠层顶部数据获取和采集模块包括模块箱体、多个图像传感器、多光谱传感器、激光雷达、光合有效辐射传感器、数据采集器以及冠层内部图像获取模块控制器；所述模块箱体与所述可伸缩支架的顶端固定连接；所述多个冠层顶部图像传感器均匀设置在所述模块箱体的下部，用于获取作物冠层顶部的多幅第一图像；所述多光谱传感器设置在所述模块箱体内部，用于获取待监测作物冠层顶部的多光谱图像；所述激光雷达设置在所述模块箱体的内部，用于获取所述待监测作物冠层顶部的三维点云数据；所述光合有效辐射传感器水平设置在所述模块箱体的顶部，用于获取所述待监测作物冠层顶部的光合有效辐射数据；
所述冠层内部图像获取模块包括滑动与旋转控制子模块和水平摄像头，所述水平摄像头通过所述滑动与旋转控制子模块与所述可伸缩支架的中部连接，用于获取所述待监测作物冠层内部不同高度和不同角度的多幅第二图像；所述冠层内部图像获取模块控制器与所述冠层内部图像获取模块连接；
所述数据采集器分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭新宇，温维亮，王传宇，吴升，樊江川，
申请(专利权)人：北京农业信息技术研究中心，
类型：新型
国别省市：北京;11