玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107860316A(43)申请公布日2018.03.30(21)申请号201711041714.7(22)申请日2017.10.30(71)申请人重庆师范大学地址401331重庆市沙坪坝区重庆大学城重庆师范大学虎溪校区(72)发明人朱德利杨德刚(74)专利代理机构北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司11129代理人谢殿武(51)Int.Cl.G01B11/02(2006.01)G01B11/06(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图6页(54)发明名称玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法(57)摘要本发明公开了一种玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法，包括支撑框架、旋转盘、步进电机、图像采集组件、标定板组件、电子衡器以及计算机，标定板组件包括水平标定板和竖直标定板，旋转盘设于水平标定板安装孔内，图像采集组件、步进电机、电子衡器分别与计算机连接；图像采集组件采集倾斜摄影图像并传输给计算机，通过透视变换，从倾斜摄影图像分别计算得到垂直正拍视图图像和水平正拍视图图像，用垂直正拍视图图像计算玉米籽粒轮廓的长轴和短轴，用水平正拍视图图像计算玉米籽粒的厚度，获得玉米籽粒的三维参数。本发明能够有效结合倾斜摄影技术、旋转试验装置以及机器视觉技术，从而快速、准确的测量玉米籽粒的三维参数。CN107860316ACN107860316A权利要求书1/2页1.一种玉米籽粒三维参数测量装置，其特征在于：包括支撑框架、用于放置玉米籽粒的旋转盘、用于驱动旋转盘转动的步进电机、用于采集玉米籽粒图像信息的图像采集组件、用于为图像采集组件提供空间信息和标定信息的标定板组件、用于称量玉米籽粒千粒重的电子衡器以及计算机，所述标定板组件包括固定在支撑框架顶部的水平标定板和垂直设置在水平标定板上的竖直标定板，所述旋转盘设置于水平标定板上设有的安装孔内，所述步进电机和电子衡器位于水平标定板下方，所述图像采集组件、步进电机、电子衡器分别通过数据传输线与计算机连接。2.根据权利要求1所述的玉米籽粒三维参数测量装置，其特征在于：所述竖直标定板以可拆卸的方式固定在水平标定板上。3.根据权利要求2所述的玉米籽粒三维参数测量装置，其特征在于：所述水平标定板一侧边缘设有插槽，竖直标定板一侧设有与插槽配合的插销。4.根据权利要求3所述的玉米籽粒三维参数测量装置，其特征在于：所述水平标定板上的安装孔为圆形孔，所述旋转盘为圆形，且旋转盘的直径与安装孔的直径相等。5.根据权利要求4所述的玉米籽粒三维参数测量装置，其特征在于：所述水平标定板上设有外接于安装孔的正方形标定框，该正方形标定框的横向两侧与安装孔的切点处以及正方形标定框的各顶点处分别设有标定点；所述竖直标定板上设有黑白棋盘格标定区域，所述黑白棋盘格标定区域的宽度与正方形标定框的边长相等，且黑白棋盘格标定区域底部边缘与水平标定板顶面重合。6.根据权利要求1所述的玉米籽粒三维参数测量装置，其特征在于：所述图像采集组件包括高清相机和用于支撑高清相机的三脚架，所述三脚架顶部设置有用于调节高清相机倾斜角度的云台，所述高清相机安装在云台上，且高清相机的高度高于水平标定板。7.一种玉米籽粒三维参数测量方法，其特征在于：包括以下步骤：a.将待测玉米籽粒放置于旋转盘上，利用电子衡器获取玉米籽粒的千粒重，并对旋转盘进行初始化；b.通过在水平标定板和竖直标定板上设定标定点，并将标定点信息录入计算机进行标定初始化；c.通过调节图像采集组件的倾斜角度，图像采集组件以倾斜摄影的方式采集玉米籽粒的倾斜摄影图像，并将采集到的倾斜摄影图像传输给计算机；d.利用计算机中标定初始化数据，通过透视变换，从倾斜摄影图像分别计算得到垂直正拍视图图像和水平正拍视图图像，采用图像处理技术对垂直正拍视图图像中玉米籽粒进行轮廓处理，根据垂直正拍视图图像计算出玉米籽粒轮廓的长轴和短轴，根据水平正拍视图图像计算出玉米籽粒的厚度，从而获得玉米籽粒的三维参数。8.根据权利要求7所述的玉米籽粒三维参数测量方法，其特征在于：步骤a中旋转盘初始化包括设定旋转盘转速、根据旋转盘转速计算旋转盘转动一周所需时间、根据旋转盘转动一周所需时间确定图像采集的帧率，旋转盘在步进电机的带动下旋转，通过设定步进电机以10度/秒的速度带动旋转盘旋转，确定图像采集的帧率为10帧/秒；步骤b中水平标定板上设有外接于用于安装旋转盘的安装孔的正方形标定框，将正方形标定框的横向两侧与安装孔的切点以及正方形标定框的各顶点设定为标定点，正方形标定框的边长为200mm；竖直标定板上设有黑白棋盘格标定区域，将黑白棋盘格标定区域的正2CN107860316A权利要求书2/2页方格设定为标定点，正方格的边长为20mm；通过向计算机录入正方形标定框和黑白棋盘