一种植物表型监测装置与方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114638820A(43)申请公布日2022.06.17(21)申请号202210326721.6(22)申请日2022.03.30(71)申请人西北农林科技大学地址712100陕西省咸阳市杨凌示范区邰城路3号(72)发明人苏宝峰张士豪田宇飞宋育阳陆南(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师韩雪梅(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/62(2017.01)G06T7/90(2017.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种植物表型监测装置与方法(57)摘要本发明公开了一种植物表型监测装置与方法，涉及植物生长监测技术领域，该监测装置包括：培养箱、数据采集单元和全波段高光谱物联监测终端；培养箱，用于放置待测植被和容纳数据采集单元；数据采集单元包括：滑台固定板、滑块、第一深度相机、第二深度相机、第一外接光纤、第二外接光纤和三轴龙门滑台；全波段高光谱物联监测终端，分别与第一深度相机、第二深度相机、第一外接光纤、第二外接光纤和三轴龙门滑台通信连接，用于控制三轴龙门滑台移动；获取特征波段范围的光谱表型数据和各待测点位置的外观二维表型数据。通过本发明能够实现自动化程度高、表型数据多样性好、成本低的植物表型数据监测。CN114638820ACN114638820A权利要求书1/2页1.一种植物表型监测装置，其特征在于，包括：培养箱、数据采集单元和全波段高光谱物联监测终端；所述培养箱，用于放置待测植被和容纳所述数据采集单元；所述数据采集单元包括：滑台固定板、滑块、第一深度相机、第二深度相机、第一外接光纤、第二外接光纤和三轴龙门滑台；所述滑台固定板，设置于所述培养箱的内部，用于固定所述三轴龙门滑台；所述滑块，设置于三轴龙门滑台上，所述三轴龙门滑台移动带动所述滑块移动；所述第一深度相机，设置于所述培养箱的顶部，用于获取所述三轴龙门滑台位置和程序零点位置的第一深度图像和第一RGB图像；所述第二深度相机，设置于所述滑块上，用于获取所述待测植被的第二深度图像和第二RGB图像；所述第一外接光纤，设置于所述第二深度相机的上方，固定于所述滑块上，用于采集所述所述培养箱顶部补光灯发出的下行辐射；所述第二外接光纤，设置于所述第二深度相机的下方，固定于所述滑块上，用于采集所述待测植被发出的上行辐射；所述全波段高光谱物联监测终端，分别与所述第一深度相机、所述第二深度相机、所述第一外接光纤、所述第二外接光纤和所述三轴龙门滑台通信连接，用于根据所述第一深度相机获取的第一深度图像和第一RGB图像或根据所述第二深度相机获取的第二深度图像和第二RGB图像，控制所述三轴龙门滑台移动；对所述下行辐射和所述上行辐射进行预处理，得到特征波段范围的光谱表型数据；根据所述第二RGB图像，确定所述各待测点位置的外观二维表型数据，所述外观二维表型数据包括：叶茎高度、叶片直径、叶片面积和叶片颜色。2.根据权利要求1所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述第一深度相机和所述第二深度相机的型号为IntelRealSenseD435。3.根据权利要求1所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述第一深度相机使用的网络为YOLOv5目标检测网络。4.根据权利要求1所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述第二深度相机使用的网络为Mask‑RCNN实例分割网络。5.根据权利要求1所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述三轴龙门滑台包括：KK40‑S300‑SG‑1610模组、57步进电机和DM542驱动器。6.根据权利要求1所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述第一外接光纤和所述第二外接光纤为SMA905‑SMA905铠装光纤。7.根据权利要求1所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述培养箱为冷光源双温区人工气候箱1400D‑2LED。8.一种应用于如权利要求1‑7任一项所述的植物表型监测装置的植物表型监测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据第一深度相机获取的第一深度图像，判断三轴龙门滑台位置是否处于程序零点位置，得到第一判断结果；若所述第一判断结果为否，则控制所述三轴龙门滑台移动至所述程序零点位置；若所述第一判断结果为是，则根据第二深度相机获取待测植被的第二深度图像和第二2CN114638820A权利要求书2/2页RGB图像；根据所述第二深度图像和所述第二RGB图像，确定所述待测植被的各待测点位置；控制所述三轴龙门滑台分别移动至所述各待测点位置；根据所述第二RGB图像，确定所述各待测点位置的外观二维表型数据，所述外观二维表型数据包括：叶茎高度、叶片直径、叶片面积和叶片颜色；根据第一外接光纤获取所述各待测点位置的所述培养箱顶部补光灯发出的下行辐射；根据第二外接光纤获取所述各待测点