[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

说明书

本发明提供一种植物流水线表型采集平台及植物表型融合解析方法，属于植物信息采集技术领域，采集平台包括：表型采集装置包括传动结构、成像箱体和植物载具，由传动结构带动植物载具进行切换，通过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；控制系统用于控制表型采集装置的信号通信和预设高通量植物表型数据的传送；数据采集系统采集不同类型的预设高通量植物表型数据。所述表型融合解析方法基于所述采集平台。本发明提出的植物流水线表型采集平台，用于作物表型自动化采集和生长过程连续检测，并采用表型数据自动化融合数据解析方法，有效解决了植物表型性状高通量采集解析问题。

技术领域

本发明涉及植物信息采集技术领域，尤其涉及一种植物流水线表型采集平台及植物表型融合解析方法。

背景技术

田间表型数据的精准快速获取，是构建植物表型大数据的主要数据来源，通常为作物数字育种、数字栽培和农业生产智能化管理研究与应用提供基础数据支撑服务。

目前，植物表型数据的监测和分析手段多种多样。按照不同尺度划分，当前的表型采集平台包括：遥感卫星平台、低空无人机表型平台、田间固定式轨道表型平台、表型车、表型机器人、便携式表型平台以及流水线式表型平台。流水线式表型平台是当前植物单株尺度表型连续监测、精细化、高通量采集的主要技术手段之一。为了提高表型平台的采集效率度以及采集通量，通常在表型平台上挂在不同类型的表型传感器。基于表型平台获取的原始数据包括RGB图像、光谱图像、热红外图像、点云等不同类型的数据，从原始数据中解析出农学家需要的表型指标是另外一个技术难点。

现有的植物流水线表型采集平台主要的技术环节包括：植物流水线传动、传感器布局及同步采集以及表型解析三方面。例如：

方案一采用构建自动化采集装置包括抓取装置、输送机、信息采集装置和控制，实现植物自动化采集，并在输送机上固定连接有支架，支架上安装有信息采集装置，信息采集装置包括相机，相机为可见光相机、红外相机或双目摄像机，信息采集装置还能够包括成像光谱仪、荧光成像仪和/或激光雷达扫描仪等传感器，用于获取目标盆栽植物叶片个数、叶片长和宽以及叶片倾角等表型数据。该方案的技术缺陷是：没有提供传感器的空间布局、同步采集、表型解析等技术方案或方法，仅仅在传送等方面给出技术说明。

方案二包括：箱体、传输装置、控制装置，在轨道的预定位置设置的多个传感器，包括雷达装置、光学成像装置、荧光成像装置，并在箱体内设置机械手臂，通过机械手臂来调节传感器装置的采集角度。该方案的技术缺陷是：没有表述各传感器的协同，没有表述数据处理方法，也没有对应的采集系统。

方案三通过设置环形臂和电机驱动器，并在环形臂上安装多个采集传感器，包括RGB相机、高光谱相机、多光谱相机、深度传感器、小型激光雷达热红外相机的一种或多种，来实现植物表型数据的多视角数据采集。该方案的技术缺陷是：并没有对数据如何解析处理进行说明，也没有对数据融合方法进行说明。

方案四通过旋转装置驱动信息采集装置，并在采集装置上安装相机传感器，在幕布上布置棋盘格标定板，才采集植物多时间图像，并基于多视角图像，采用平均值的方法估算植物表型指标。该方案的技术缺陷是：基于平均值的估算方法误差较大。

方案五侧重于表型数据融合和处理，通过设置两队深度相机和多光谱相机，实现植物3D光谱数据融合，为植物多光谱点云融合提供从箱体设计到传感器布局以及数据融合方法的技术解决方案。该方案的技术缺陷是：只通过植物的两侧数据获取，无法避免因遮挡产生的数据缺失问题。

针对现有方案中植物表型采集平台数据采集和数据融合处理中的不足，需要提出新的改进的植物表型采集平台以及对应的数据融合解析方法。

发明内容

本发明提供一种植物流水线表型采集平台及植物表型融合解析方法，用以解决现有技术中植物表型平台采集植物数据时存在采集数据类型单一、调整不够灵活和数据融合解析精度不高的缺陷。

第一方面，本发明提供一种植物流水线表型采集平台，包括：