[发明专利]一种植物流水线表型采集平台及植物表型融合解析方法

权利要求书

1.一种基于植物流水线表型采集平台的植物表型融合解析方法，其特征在于，包括：

获取多视角RGB图像序列和多视角多光谱图像序列；其中所述多视角RGB图像序列是由RGB图像传感器采集所得到，所述多视角多光谱图像序列是由多光谱图像传感器采集所得到；

对所述多视角RGB图像提取点云信息获得RGB着色点云数据，对所述多视角多光谱图像序列进行到所述多视角RGB图像的映射处理获得多光谱着色点云数据，融合所述RGB着色点云数据和所述多光谱着色点云数据，得到多光谱点云融合数据；

对所述多光谱点云融合数据进行点云矫正，提取矫正后多光谱点云融合数据中的植物点云信息；

基于所述植物点云信息，计算得到植物3D点云模型、植物株型表型指标和植物器官表型指标；

其中，所述植物流水线表型采集平台，包括：

表型采集装置、控制系统和数据采集系统；所述表型采集装置分别与所述控制系统及所述数据采集系统相连接；

所述表型采集装置包括传动结构、成像箱体和植物载具，所述传动结构贯穿于所述成像箱体的前后相对出口，所述植物载具固定安装于所述传动结构的上表面，由所述传动结构带动所述植物载具移动至所述成像箱体内，通过所述成像箱体内的传感器获取不同角度和不同光谱的植物样本图片；

所述数据采集系统采集不同类型的预设高通量植物表型数据，所述预设高通量植物表型数据是通过所述表型采集装置获取的；

所述控制系统控制所述传动结构、所述成像箱体和所述植物载具的信号通信，并控制传送所述预设高通量植物表型数据；

所述传动结构包括步进电机、传送带和固定件；

所述步进电机位于所述传送带下方，用于驱动所述传送带匀速传动；

所述传送带包括多个等间距分布的月牙板，其中每个所述植物载具通过固定件固设在任一月牙板上；

所有固定件在所述传送带上均匀分布，其中相邻两个固定件之间的距离大于所述成像箱体宽度的一半；

所述成像箱体包括壳体、旋转装置、传感器组件、数据传输及供电组件、植物样本识别组件、立体补光组件和控制器及计算机单元；

所述传动结构中的一侧传送带贯穿于所述壳体的前后相对出口，所述壳体外部一侧固定设置控制面板显示器；所述控制面板显示器和所述控制器及计算机单元电连接，显示表型采集平台运行状态及工况状态；

在所述壳体沿所述传送带运动方向的前端和后端分别设置进口和出口，并在所述进口和所述出口分别安装双开门电动开关门，在与所述传送带运动方向平行的所述壳体外侧面设置手推门；

所述旋转装置设置于所述壳体内的顶部中心，包括电机组件、旋转横杆和旋转竖直杆；所述电机组件和所述控制器及计算机单元电连接，驱动所述旋转横杆转动；所述旋转竖直杆在所述旋转横杆上水平移动，调节所述旋转竖直杆与所述箱体中心点的距离；

所述传感器组件包括多角度视角采集传感器、顶部视角采集传感器和侧视角顶点传感器；所述多角度视角采集传感器包括一个或多个，等间距固定于所述旋转竖直杆上；所述顶部视角采集传感器为高度可调节相机，设置于所述箱体顶部中心；所述侧视角顶点传感器固定于所述箱体内侧面上，与所述多角度视角采集传感器相对设置，并水平相对于所述箱体中间；

所述数据传输及供电组件包括网线滑环、电线滑环和交换机；所述网线滑环和所述电线滑环安装于所述箱体顶部中心转轴上，所述电线滑环为所述传感器组件和所述交换机供电，所述网线滑环将所述传感器组件的数据传输至所述控制器及计算机单元；所述交换机分别与所述网线滑环和所述多角度视角采集传感器相连接，固定于所述旋转竖直杆上；

所述植物样本识别组件包括识别台、二维码识别相机和限位开关；所述识别台位于所述箱体底部中间，位于所述传送带的两侧；所述二维码识别相机位于所述识别台一侧的上方，识别所述植物载具上的二维码；所述限位开关包括第一激光对射光电开关和第二激光对射光电开关，所述第一激光对射光电开关和所述第二激光对射光电开关分别位于两侧的识别台上，检测所述植物载具的运行位置；

所述立体补光组件包括顶部光源和侧面光源；所述侧面光源包括一个或多个补光灯，所述侧面光源以预设下倾角度均匀分布于所述箱体两侧；所述顶部光源包括一个或多个补光灯，设置于所述箱体顶部；

所述传感器组件包括RGB图像传感器和多光谱图像传感器，所述RGB图像传感器和所述多光谱图像传感器成对安装；

所述补光灯为多波段LED光源，与所述控制器及计算机单元相连接，由所述控制器及计算机单元切换所述多波段LED光源的光源波段；

所述植物载具包括植物种植盆、凹型底板和侧面二维码板；

所述植物种植盆放置于所述凹型底板上表面，用于放置植物样本；

所述凹型底板用于承载所述植物种植盆；

所述侧面二维码板位于所述凹型底板侧面，待所述植物载具运行至所述成像箱体内部时面向二维码识别相机；

所述控制系统包括数据采集电脑、第一控制器和第二控制器；

所述数据采集电脑与控制面板显示器相连接，控制表型采集平台调试和现场数据工况采集；

所述数据采集电脑与数据处理服务器相连接，将采集的数据传输至所述数据处理服务器，由所述数据处理服务器进行植物表型数据分析处理；

所述数据采集电脑分别与所述第一控制器以及所述第二控制器相连接；

所述第一控制器分别与步进电机、开关门电机、转台电机以及光电开关相连接，控制信号通信；

所述第二控制器与传感器组件相连接，控制信号通信和数据传送；

所述数据采集系统包括顺次连接的初始化模块、设置模块、检测模块、二维码识别模块、定点传感器数据采集模块、多视角非光谱传感器采集模块、多光谱定点传感器采集模块、多视角光谱传感器采集模块、循环模块和传输模块；

所述初始化模块用于上电采集平台，并初始化所述采集平台；

所述设置模块用于设置所述采集平台的初始运行参数；

所述检测模块用于检测所述传动结构的运行位置，并根据所述运行位置分别控制所述传动结构的运行、立体补光组件的开启以及所述成像箱体的双开门电动开关门；

所述二维码识别模块用于识别所述植物载具的植物编号二维码，确定将所述植物编号二维码存入二维码存储文件夹；

所述定点传感器数据采集模块用于驱动所述成像箱体内的顶部非光谱传感器采集植物顶部非光谱数据，以及侧部非光谱传感器采集植物侧面非光谱数据，确定将所述植物顶部非光谱数据和所述植物侧面非光谱数据存入定点非光谱数据存储文件夹；

所述多视角非光谱传感器采集模块用于驱动所述植物载具的转台以预设转动间隔角度转动一周，获取多个植物多视角非光谱数据，确定将所述多个植物多视角非光谱数据存入多视角非光谱数据存储文件夹；

所述多光谱定点传感器采集模块用于驱动所述成像箱体内的顶部光谱传感器采集植物顶部光谱数据，以及侧部光谱传感器采集植物侧面光谱数据，确定将所述植物顶部光谱数据和所述植物侧面光谱数据存入定点光谱数据存储文件夹；

所述多视角光谱传感器采集模块用于驱动所述植物载具的转台以所述预设转动间隔角度转动一周，获取多个植物多视角光谱数据，确定将所述多个植物多视角光谱数据存入多视角光谱数据存储文件夹；

所述循环模块用于驱动所述传动结构向前运行，进入下一个植物样本数据采集阶段；

所述传输模块用于将采集的数据传输至数据处理服务器进行植物三维重建及表型数据分析计算，以供用户获取和使用重建的植物三维模型和表型数据。