[发明专利]盆栽水稻表型参数的全自动无损测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于机器视觉检测技术，尤其涉及到一种盆栽水稻表型参数的测量系统及测量方法。

背景技术

当今农业工程学科中，农作物育种是热点研究领域之一，而研究农作物的育种离不开对农作物全生育期各种表型参数的测量和分析。在对表型分析的同时，联系植物的生长发育、遗传变异、环境等各方面情况，可以对农作物的育种提供有价值的信息，同时为促进改良株型和改善管理提供强大的工具。

水稻是世界主要粮食作物之一，据2009年世界粮食峰会关于食品安全的报告，到2050年，需要增长70％的粮食以满足人口的增长。中国是世界上最大的水稻消费国，对水稻的需求显得尤为重要。

研究水稻的生长信息时，表型数据是极为重要的。水稻的生长发育、生理变化、遗传变异等过程都会引起表型性状的改变。水稻的表型性状很大程度上决定了品种的地区和季节适应性，是筛选和培育新品种的重要参考标准。水稻表型数据的数字化自动测量系统可以高通量提取水稻的表型参数数据，从而快速筛选出有价值的基因，进而加快遗传改良鉴定的速度，这将极大的促进水稻功能基因组学的发展。

因此，在水稻的遗传育种研究中，获取和分析表型性状参数是不可或缺的，如何准确、快速、无损的获取这些表型参数一直是农业研究中的一个难题。目前，这些表型参数的获取主要依靠人工测量，测量效率低、可重复性差、主观误差大，数据质量参差不齐，以致对后续分析产生影响。人工测量的这些缺点使得测量性状参数时只能采取抽样的方式，无法实现大批量的测量，因此也就无法对单株水稻样本进行连续跟踪观测，远不能满足现代育种的要求。开展盆栽水稻表型参数的自动化获取和分析平台，可降低现代育种成本，减少育种周期，在水稻育种研究领域有极大的应用前景和经济效益。

在此背景前提下，国外已经有一些比较成熟的产品，如德国的Lemnatec公司设计了一套玉米表型参数测量系统，而国内尚未发现此类产品。为了给国内甚至世界水稻育种平台提供快速检测手段，本发明设计和制作一个全自动高通量无损检测盆栽水稻表型参数的系统。从系统的美观和稳定性考虑，本系统输送线设计由不锈钢构成，控制部分使用可编程逻辑控制器件，测量部分使用可见光成像系统和X-射线成像系统构成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种盆栽水稻表型参数的全自动无损测量系统及其测量方法，该系统能够自动测量盆栽水稻的表型参数，包括株高、分蘖和生物量。

本发明提供的一种盆栽水稻表型参数的全自动无损测量系统，其特征在于，包括X射线源、X射线探测器、顶视相机、侧视相机、光源、输入端接近开关、检测区对射式光电开关、检测区接近开关，旋转台、盆栽水稻小车、输入端电动门、输出端电动门、输入端输送线、检测区输送线、输出端输送线、铅房、可编程控制器和工作站；

所述X射线源与所述X射线探测器分别安装于检测区输送线的两侧，所述顶视相机固定在所述铅房顶部，所述测试相机固定安装于检测区输送线一侧，所述旋转台安装在检测区输送线上，所述输入端电动门和输出端电动门安装在铅房两侧，所述工作站分别与X射线探测器、顶视相机、侧视相机和可编程控制器相连，所述可编程控制器分别与X射线源、光源、输入端接近开关、检测区对射式光电开关、检测区接近开关、旋转台、输入端电动门、输出端电动门、输入端输送线、检测区输送线、和输出端输送线相连；所述盆栽水稻小车用于固定盆栽水稻使其在输入端输送线、检测区输送线、输出端输送线上运行平稳，所述光源用于为成像提供充足的照明。

所述检测区输送线上还安装升降台，所述旋转台安装在升降台上，所述升降台用于将盆栽水稻和电动旋转台顶升至上位，便于所述X射线源、侧视相机的扫描、拍摄，所述可编程控制器相连所述升降台。

所述盆栽水稻表型参数的全自动无损测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤i、打开工作站和可编程控制器；

步骤ii、所述输入端输送线输送带小车的盆栽水稻，所述输入端接近开关检测到小车，所述输入端电动门打开；

步骤iii、盆栽水稻通过所述输入端电动门，经检测区输送线输送，所述检测区对射式光电开关检测到水稻花盆，检测区接近开关感应到小车，所述输入端电动门关闭，所述输入端输送线停止，所述检测区输送线停止，所述小车落在所述旋转台上；