[发明专利]一种面向田间的自走式作物表型获取设备及获取方法

说明书

本发明涉及一种面向田间的自走式作物表型获取设备及获取方法，其中面向田间的自走式作物表型获取设备包括自走导航车、安装在自走导航车上的平移式获型装置和环形获型装置，以及驱动所述环形获型装置沿竖向移动的伸缩机构，环形获型装置位于平移式获型装置的下方。本发明通过高光谱相机的横向和纵向平移，实现了对植物顶端的全方位取照，从而实现了对作物冠层的全扫描；通过伸缩机构实现了近红外相机和深度相机的高度位置调整，通过自驱动小车实现了近红外相机和深度相机的周向移动，从而实现了对作物全方位的采集工作；结构简洁，自动化程度高，标准化作业好，大幅提高了田间表型资料获取效率及质量。

技术领域

本发明涉及田间植物的三维重构及冠层扫描技术领域，尤其涉及到一种面向田间的自走式作物表型获取设备及获取方法。

背景技术

植物表型组学是一门研究植物生长状态的新兴科学学科，其使用多种传感器结合控制与计算相关技术，将所获取信息进行深度融合，从而可以高效、准确的研究作物基因、所处环境和植物表型之间的关系，从而进一步促进针对作物的改良、增产技术的进步。在植物表型组学研究过程中植物表型特征参数的获取一直是植物表型组学研究的第一步骤，也是关键步骤。

目前针对田间植物的表型获取装置并不多，其大致可分为三类。一是采用无人机或是基于遥感技术对大片田间作物进行采集，虽然效率较高，但无法获取作物的结构及生长特性的信息；二是采取轨道式采集装置，需在采集区域上方安装轨道，针对一片区域进行采集，局限性较高且造价昂贵；三是使用田间自走设备，但目前面向田间的自走式设备体型较小，无法采集较高的作物，而大型的设备需借助人力，自动化程度低。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种面向田间的自走式作物表型获取设备及获取方法，解决了进行田间植物的表型采集过程中效率低且采集信息不全面的问题，能够实现设备自动识别路径、自动进行冠层扫描、自动根据作物生长情况进行全方位取照，自动化程度高，大幅提高了田间表型资料获取效率和精确度。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种面向田间的自走式作物表型获取设备，包括自走导航车、安装在自走导航车上的平移式获型装置和环形获型装置，以及驱动所述环形获型装置沿竖向移动的伸缩机构，环形获型装置位于平移式获型装置的下方。

本发明通过自走导航车实现设备在田间的自行导航行走，通过平移式获型装置在植物顶端移动进行冠层扫描，通过伸缩机构调整环形获型装置的高度位置，利用环形获型装置对作物周向进行扫描，以完成全方位采集工作。

作为优化，所述环形获型装置包括与伸缩机构的伸出端连接的环形轨道和沿环形轨道移动的自驱动小车，自驱动小车上安装有深度相机和朝向作物设置的近红外相机。本优化方案利用自驱动小车的行走带动深度相机和近红外相机绕作物周向移动，结构简单可靠，利用环形轨道给自驱动小车提供导向，保证了每周采集的图像位于同一高度，使采集信息更加准确。

作为优化，环形轨道的下表面开设有供自驱动小车移动的轨道槽。本优化方案将自驱动小车设置在环形轨道下方，更好地避免了自驱动小车移动时与伸缩机构干涉，使结构布置更加方便。

作为优化，伸缩机构的伸出端固接有夹持环形轨道的卡钳。本优化方案的伸缩机构通过卡钳与环形轨道连接，结构简单，安装方便。

作为优化，所述平移式获型装置包括横向导轨、滑接在横向导轨上的纵向导轨、驱动横向导轨平移的第一驱动装置和驱动纵向导轨沿横向导轨移动的第二驱动装置，所述纵向导轨上安装有高光谱相机。本优化方案的平移式获型装置利用第一驱动装置驱动横向导轨沿一定方向移动，通过第二驱动装置驱动纵向导轨沿横向导轨移动，从而实现了纵向导轨上的高光谱相机在平面内的两个方向移动，实现了对冠层的全扫描。

作为优化，横向导轨的两端分别转动连接有导轨轮，自走导航车上固设有与导轨轮的轮槽适配的导向轨。本优化方案通过在横向导轨上设置导轨轮，减小了横向导轨移动时的摩擦阻力，通过设置的导向轨给导轨轮的移动提供导向，从而避免横向导轨发生移动偏斜。