田間作物表型數據高通量采集系統技術方案

本發明專利技術公開了田間作物表型數據高通量采集系統，包括主結構件、驅動電機、驅動鏈條、輪子、控制箱、電池、遙控接收裝置、轉向電機和傳感器模塊，所述輪子包括寬度調節輪、固定輪和轉向輪，傳感器模塊包括三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機，寬度調節輪、固定輪和轉向輪分別安裝在主結構件的三個端點的下端，驅動電機通過驅動鏈條與轉向輪相連，轉向電機安裝在轉向輪上端。該裝置將三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機集成在一起，能夠同時獲取多源數據，在能夠獲取作物的多源表型及生理生化數據的同時大大降低了人員工作量，保證了高精度高效率的作物表型數據的采集，使用效果好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種數據采集系統，具體是田間作物表型數據高通量采集系統。
技術介紹
植物表型主要包括葉片表型、莖稈表型、果實表型、種子表型以及穗表型等。所涉及的具體表型參數為葉長、葉寬、葉面積、株高、莖粗、果把長度、種子萌發率、直/彎穗等。植物表型參數的分析與育種息息相關。傳統的田間作物表型數據的獲取主要是通過手工測量和二維影像采集結合影像數據處理分析來進行。手工測量可以獲取植物直徑、葉長、葉片數目等指標，二維影像采集結合影像數據處理分析可以獲取植物的葉長、葉寬、葉面積、葉傾角等指標。這些測量都需要花費大量時間，測量結果準確性較低，工作繁瑣，工作量大，這些缺點大大限制了大規模遺傳育種篩選的效率。鑒于大量的植物表型組學數據，表型信息的聯用對功能基因組學的研究意義巨大，就需要設計一種能夠準確獲取作物三維表型結構的設備。當前的技術手段雖然已經有了一些自動化的數據采集設備，比如葉面積儀、高分辨率相機等，但是其采樣工作依然依賴于人工手動操作，工作效率低且工作量大，這就為人們的使用帶來了不便。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供田間作物表型數據高通量采集系統，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：田間作物表型數據高通量采集系統，包括主結構件、驅動電機、驅動鏈條、輪子、控制箱、電池、遙控接收裝置、轉向電機和傳感器模塊，所述輪子包括寬度調節輪、固定輪和轉向輪，驅動電機、驅動鏈條、輪子、控制箱、電池、遙控接收裝置、轉向電機和傳感器模塊均安裝在主結構件上，傳感器模塊包括三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機，主結構件采用可拆式三腳架，寬度調節輪、固定輪和轉向輪分別安裝在主結構件的三個端點的下端，驅動電機和傳感器模塊均安裝在主結構件上并且傳感器模塊位于固定輪的一側，驅動電機安裝在轉向輪上方的主結構件上，驅動電機通過驅動鏈條與轉向輪相連，轉向電機安裝在轉向輪上端，控制箱、電池和遙控接收裝置均安裝在主結構件上并且控制箱、電池和遙控接收裝置均位于固定輪和轉向輪之間。作為本專利技術進一步的方案：主結構件采用鋼質方管材質制作，電池采用鋰離子充電電池，驅動電機和轉向電機均采用同步電機。作為本專利技術進一步的方案：控制箱包括控制開關、控制線路和控制箱外殼，控制開關和控制線路均安裝在控制箱外殼內部。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：該裝置設計合理，結構簡單，故障率低，使用安全性和運行穩定性好；該裝置將三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機集成在一起，能夠同時獲取多源數據，在能夠獲取作物的多源表型及生理生化數據的同時大大降低了人員工作量，保證了高精度高效率的作物表型數據的采集，使用效果好。附圖說明圖1為田間作物表型數據高通量采集系統的立體圖。圖2為田間作物表型數據高通量采集系統的俯視圖。其中：1-主結構件，2-驅動電機，3-驅動鏈條，4-控制箱，5-電池，6-遙控接收裝置，7-轉向電機，8-傳感器模塊，9-寬度調節輪，10-固定輪，11-轉向輪。具體實施方式下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。請參閱圖1-2，田間作物表型數據高通量采集系統，包括主結構件1、驅動電機2、驅動鏈條3、輪子、控制箱4、電池5、遙控接收裝置6、轉向電機7和傳感器模塊8，所述輪子包括寬度調節輪9、固定輪10和轉向輪11，驅動電機2、驅動鏈條3、輪子、控制箱4、電池5、遙控接收裝置6、轉向電機7和傳感器模塊8均安裝在主結構件1上，傳感器模塊8包括三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機，主結構件1采用可拆式三腳架，寬度調節輪9、固定輪10和轉向輪11分別安裝在主結構件1的三個端點的下端，驅動電機2和傳感器模塊8均安裝在主結構件1上并且傳感器模塊8位于固定輪10的一側，驅動電機2安裝在轉向輪11上方的主結構件1上，驅動電機2通過驅動鏈條3與轉向輪11相連，轉向電機7安裝在轉向輪11上端，控制箱4、電池5和遙控接收裝置6均安裝在主結構件1上并且控制箱4、電池5和遙控接收裝置6均位于固定輪10和轉向輪11之間。主結構件1采用鋼質方管材質制作，電池5采用鋰離子充電電池，驅動電機2和轉向電機7均采用同步電機。控制箱4包括控制開關、控制線路和控制箱外殼，控制開關和控制線路均安裝在控制箱外殼內部。本專利技術的工作原理是：在裝置的前端橫梁上掛載傳感器模塊8，傳感器模塊8包括三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機，在工作狀態下，主結構件1前方的兩個輪子根據作物種植區域的寬度，可在1.5-2m范圍內做調節，以保證傳感器模塊8可覆蓋待測作物上方，后輪為轉向輪11，可以再遙控器的控制下做前進、后退、轉向及加速減速控制，小車沿作物種植方向行走，此過程中傳感器模塊8開始工作，對作物進行相關數據的采集和存儲。本裝置采用了三維激光掃描儀，比較于傳統的單純使用二維影像獲取技術進行數據采集的系統（使用相機采集作物表型數據）的技術，其具有直接獲取作物三維表型結構的能力，且精度高，速度快，數據量大。三維激光掃描儀采用主動測量的方式，不受環境光的干擾。該裝置將三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機集成在一起，可以進行多源數據融合，以提取更高精度的參數。該裝置設計合理，結構簡單，故障率低，使用安全性和運行穩定性好；該裝置將三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機集成在一起，能夠同時獲取多源數據，在能夠獲取作物的多源表型及生理生化數據的同時大大降低了人員工作量，保證了高精度高效率的作物表型數據的采集，使用效果好。對于本領域技術人員而言，顯然本專利技術不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本專利技術的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本專利技術。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本專利技術的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本專利技術內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
田間作物表型數據高通量采集系統，其特征在于，包括主結構件、驅動電機、驅動鏈條、輪子、控制箱、電池、遙控接收裝置、轉向電機和傳感器模塊，所述輪子包括寬度調節輪、固定輪和轉向輪，驅動電機、驅動鏈條、輪子、控制箱、電池、遙控接收裝置、轉向電機和傳感器模塊均安裝在主結構件上，傳感器模塊包括三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機，主結構件采用可拆式三腳架，寬度調節輪、固定輪和轉向輪分別安裝在主結構件的三個端點的下端，驅動電機和傳感器模塊均安裝在主結構件上并且傳感器模塊位于固定輪的一側，驅動電機安裝在轉向輪上方的主結構件上，驅動電機通過驅動鏈條與轉向輪相連，轉向電機安裝在轉向輪上端，控制箱、電池和遙控接收裝置均安裝在主結構件上并且控制箱、電池和遙控接收裝置均位于固定輪和轉向輪之間。

【技術特征摘要】
1.田間作物表型數據高通量采集系統，其特征在于，包括主結構件、驅動電機、驅動鏈條、輪子、控制箱、電池、遙控接收裝置、轉向電機和傳感器模塊，所述輪子包括寬度調節輪、固定輪和轉向輪，驅動電機、驅動鏈條、輪子、控制箱、電池、遙控接收裝置、轉向電機和傳感器模塊均安裝在主結構件上，傳感器模塊包括三維激光掃描儀、高光譜相機、高分辨率CCD相機和熱紅外相機，主結構件采用可拆式三腳架，寬度調節輪、固定輪和轉向輪分別安裝在主結構件的三個端點的下端，驅動電機和傳感器模塊均安裝在主結構件上并且傳感器模塊位于固定輪的一側，驅動電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭慶華，徐光彩，龐樹鑫，吳芳芳，劉瑾，
申請(專利權)人：中國科學院植物研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11