基于微型ct的水稻分蘖性状无损测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及机器视觉检测技术领域，具体为一种基于微型CT的水稻分蘖性状 无损测量装置。
【背景技术】
[0002] 由于水稻抗倒伏问题是制约水稻增产的关键问题，同时随着水稻功能基因组及分 子育种的飞速发展，需要在生物胁迫或土壤养分等不同的生长条件下进行表型性状鉴定， 用系统分析的方法把基因功能和表型性状联系起来，最终为每个基因进行功能注释。水稻 茎杆对于水稻来说，起到了养分输送与抗倒伏的作用，而快速且精准的筛选出具有抗倒伏 能力的品种，将直接关系到产量的提升及功能基因的确定，因此水稻分蘖性状的研究具有 重要意义。
[0003] 传统的水稻分蘖性状的测量手段主要依靠人工完成。利用量角器手动测量每根分 蘖的角度(分蘖与水平面夹角）；手动选取单根分蘖，取倒一节，将分蘖剪断，利用游标卡尺 测量外径长轴、短轴，再取长轴与短轴的平均值为茎粗，用游标卡尺测量4个不同方向的壁 厚，取平均值为壁厚;再利用圆的面积公式，计算出髓腔面积和总面积。以上人工操作方法， 存在检测效率低、有损离体测量、测量精度低、可重复性差等缺点。当一天测量成百上千株 水稻，传统分蘖测量手段是无法完成的。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是为了克服上述不足提供一种基于微型CT的水稻分蘖性状无 损测量装置。
[0005] 本实用新型包括升降台5、平移台7以及用于放置检测样品2的载物旋转台6,其特 征在于还包括用于提供稳定X射线束的微焦斑射线源3,用于采集平面阵列图像的平板探测 器1，用于对微焦斑射线源3进行冷却的射线源冷却装置8,所述平板探测器1设置在升降台5 的上表面，所述载物旋转台6设置在平移台7上，所述平板探测器1的探测面正对检测样品2， 所述微焦斑射线源3的射线输出端正对检测样品2。
[0006] 所述的基于微型CT的水稻分蘖性状无损测量装置，还包括机械手10,用于将检测 样品2在指定位置与载物旋转台6之间进行来回搬运。
[0007] 所述的基于微型CT的水稻分蘖性状无损测量装置，还包括PLC控制器9和计算机4， 所述PLC控制器9的一端通过串口与计算机4相连，所述PLC控制器9的另一端与载物旋转台6 相连。
[0008] 本实用新型由机械手完成搬运工作，通过微焦斑射线源、载物旋转台及平板探测 器可以采集到检测样品的面阵列图像，再基于计算机系统可以实现检测样品的断层重建图 像，通过机器视觉技术同时获取水稻分蘖的分蘖数、茎粗、茎壁厚、髓腔面积、总面积、分蘖 角度等分蘖性状。此外，本实用新型通过采用升降台、平移台和载物旋转台，避免了人工对 检测样品进行手工定位，不但大大提高了测量的准确率，而且节约了人力成本。
【附图说明】
[0009] 图1微型CT成像系统装置示意图。
[0010] 图2微型CT成像系统技术流程图。
[0011] 图3分蘖角度计算示意图。
[0012] 图4水稻茎杆CT重建后的图像。
[0013] 图5水稻茎杆处理后的图像。
[0014] 图6 CT系统修正示意图
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图及实施例进一步说明本实用新型。
[0016] 实施例:本实用新型所述的基于微型CT的水稻分蘖性状无损测量装置，包括升降 台5、平移台7以及载物旋转台6,其特征在于还包括微焦斑射线源3,用于提供稳定X射线束； 平板探测器1，用于采集平面阵列图像;计算机4,用于接收、处理并输出信息;射线源冷却装 置8,用于对微焦斑射线源3进行冷却;PLC控制器9,用于控制载物旋转台6启动停止的时间 和步进角度;所述平板探测器1设置在升降台5的上表面，所述载物旋转台6设置在平移台7 上，所述PLC控制器9的一端通过串口与计算机4进行通信交互，所述PLC控制器9的另一端与 载物旋转台6相连。还包括机械手10,用于将检测样品2在指定位置与载物旋转台6之间进行 来回搬运。
[0017] 所述计算机4内置测量系统，所述测量系统包括:设备控制模块，用于通过计算机4 发送指令给机械手10和PLC控制器9,控制机械手10完成搬运功能，控制PLC控制器9驱动载 物旋转台6的伺服电机及驱动器，实现精确控制检测样品2的等间距间歇旋转。图像采集模 块，每当检测样品2旋转一个角度后停止时，用于接收平板探测器1采集到的检测样品2图 像，从而控制平板探测器1与载物旋转台6的协调运转。图像处理模块，用于对上述采集到的 图像依次取同一行后组成正弦图，基于FBP算法进行断层图像重建，并对断层图像进行图像 处理，最后将性状参数显示并存储。
[0018] -种基于微型CT的水稻分蘖性状无损测量方法包括以下步骤：
[0019] 001、使用机械手10将检测样品2搬运至载物旋转台6上；
[0020] 002、保持微焦斑射线源3与平板探测器1静止不动，通过PLC控制器9控制载物旋转 台6等间距间歇旋转，以便易于精确控制检测样品2的角度；
[0021] 003、平板探测器1在载物旋转台6间歇停止时采集图像并传输给计算机4;
[0022] 004、待完成一株检测样品2的所有角度采集后，由计算机4中的测量系统测量检测 样品2的分蘖性状并存储，最后由机械手10将检测样品2放回指定位置。
[0023]所述步骤004中测量检测样品2的分蘖性状包括以下步骤：
[0024] 041、用标准样品对微型CT成像系统的各项性能参数指标进行测试，同时，确定系 统重建的各项参数。
[0025] 042、在上述系统各项性能参数标定完成的基础上，采集各个角度下的单个盆栽水 稻投影图片，再选取同一高度下全角度线阵列图像并组成正弦图，基于FBP算法来获取质量 较高的分蘖断层重建图像，FBP算法公式：
[0027]其中/〇V約为图像分布函数，D为射线源到旋转中心的距离，r、供分别为极坐标下 的长度和角度，β为射线源和旋转中心连线与Y轴间的夹角，q(s)为投影函数，b(s)为卷积函 数，S为检测器上与射线张角所对应的距离，
[0029] 。基于FBP算法并结合偏移校准、增益校准等CT图像降噪技术来获取质量较高的分 蘖断层重建图像，以解决水稻分蘖内部断层结构的精准重建问题，为水稻分蘖性状参数的 准确提取提供必要前提。
[0030] 043、上述基于FBP算法的分蘖断层重建过程可基于C语言编程实现，并通过标准样 品进行效果测试和程序修正，最终编译成动态链接库（.dl 1)供LABVIEW调用。
[0031] 所述步骤041中微型CT成像系统的各项性能参数指标包括系统空间放大倍率确 定、视场F0V确定、系统空间分辨率确定、系统均一性测试、系统密度分辨率测试、射线源发 散角、射线源电压大小、射线源电流大小、投影旋转角度，中心点位置以及物体到射线源的 距离。
[0032] 所述步骤043中，针对