作物冠层图像采集装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种作物冠层图像采集装置，所述装置包括：透明遮罩、图像采集器和控制电路板；所述图像采集器设置在所述透明遮罩内部，用于获取作物冠层图像，并将获取的作物冠层图像发送至控制电路板；所述控制电路板，用于接收并存储所述作物冠层图像。该装置，通过设置透明遮罩可以阻隔雨水、尘土等外界因素的影响，并且可以提供大角度的可视范围，通过控制电路板接收并存储图像采集器获取的作物冠层图像，实现了对作物冠层图像采集，避免了人为操作产生的误差。
【专利说明】
作物冠层图像采集装置
技术领域
[0001]本实用新型属于农业信息技术领域，特别涉及一种作物冠层图像采集装置。
【背景技术】
[0002]作物的产量形成主要来源于冠层的光合同化物积累，冠层生理功能的强弱主要受限于冠层内部的结构形式，孔隙度是表征冠层结构的重要指标，它反映了某个方向上冠层孔隙的投影面积占整个冠层投影面积的比率。能够在整个生育时期内连续自动测量冠层孔隙度，对于解析作物冠层结构形成机制，制定高产高效栽培措施有重要作用。
[0003]目前，冠层孔隙度测量方式主要依靠人工手持设备进行，存在效率低、人为误差干扰大、无法大范围连续进行等弊端，究其原因，在作物冠层图像采集时，作物所处的田间环境比较复杂，现有设备无法应对雨水、灰尘等外界因素干扰，因而无法采集到清晰的作物冠层图像。
【实用新型内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本实用新型要解决的技术问题是:如何避免雨水、灰尘等外界因素干扰，采集到清晰的作物冠层图像。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案提供了一种作物冠层图像采集装置，所述装置包括:透明遮罩、图像采集器和控制电路板；
[0008]所述图像采集器设置在所述透明遮罩内部，用于获取作物冠层图像，并将获取的作物冠层图像发送至控制电路板；
[0009]所述控制电路板，用于接收并存储所述作物冠层图像。
[0010]优选地，所述控制电路板包括第一定时电路；
[0011]所述第一定时电路和所述图像采集器相连，用于控制所述图像采集器每隔第一预设时间获取作物冠层的图像。
[0012]优选地，所述控制电路板包括存储电路；
[0013]所述存储电路用于存储所述图像采集器采集到的图像。
[0014]优选地，所述装置还包括无线发送器，所述控制电路板还包括第二定时电路；
[0015]所述第二定时电路和所述无线发送器相连，用于控制所述无线发送器每隔第二预设时间将所述图像采集器采集的图像发送至预设终端；
[0016]或者所述装置还包括图像输出接口，用于输出所述图像采集器采集到的图像。
[0017]优选地，所述装置还包括清洁单元；
[0018]所述清洁单元包括清洁板、步进电机以及运动控制卡；
[0019]所述清洁板安装于所述透明遮罩的表面，所述清洁板与所述透明遮罩接触的面为清洁面，用于清洁所述透明遮罩的表面；
[0020]所述步进电机和所述清洁板相连，用于带动所述清洁板转动；
[0021]所述运动控制卡和所述步进电机相连，用于控制所述步进电机的转动角度；
[0022]所述控制电路板还包括第三定时电路，所述第三定时电路和清洁单元相连，用于控制所述清洁单元每隔第三预设时间清洁一次。
[0023 ]优选地，所述装置还包括外壳，所述控制电路板设置在所述外壳内部，所述无线发送器设置在所述外壳的外部。
[0024]优选地，所述装置还包括电源，所述电源设置在所述外壳内部，用于为所述装置提供电能。
[0025]优选地，所述图像采集器为半球图像传感器。
[0026]优选地，所述透明遮罩为两个半球形透明遮罩组成，每个半球形透明遮罩的边缘处设置有防水沿。
[0027]优选地，所述装置还包括支架，用于支撑所述透明遮罩以及固定所述外壳。
[0028](三)有益效果
[0029]本实用新型提供的作物冠层图像采集装置，通过设置透明遮罩可以阻隔雨水、尘土等外界因素的影响，并且可以提供大角度的可视范围，通过控制电路板接收并存储图像采集器获取的作物冠层图像，实现了对作物冠层图像的采集，避免了人为操作产生的误差。
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型提供的一种作物冠层图像采集装置的结构示意图；
[0031 ]图2为本实用新型提供的控制电路板的连接示意图；
[0032]其中，1:透明遮罩;2:图像采集器;3:控制电路板;4:无线发送器;5:清洁单元;6:防水沿;7:支架。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0034]图1示出了本实用新型提供的一种作物冠层图像采集装置的结构示意图，参照图1，本实施例中的装置包括:透明遮罩1、图像采集器2和控制电路板3;
[0035]所述图像采集器2设置在所述透明遮罩I内部，用于获取作物冠层图像，并将获取的作物冠层图像发送至控制电路板3;
[0036]所述控制电路板3，用于接收并存储所述作物冠层图像。
[0037]本实施方式提供的作物冠层图像采集装置，通过设置透明遮罩可以阻隔雨水、尘土等外界因素的影响，并且可以提供大角度的可视范围，通过控制电路板接收并存储图像采集器获取的作物冠层图像，实现了对作物冠层图像的采集，并提高了冠层孔隙度测量的效率，避免了人为操作产生的误差。
[0038]在具体实施时，上述透明遮罩优选为由两个半球形透明遮罩组成，并且，每个半球形透明遮罩的边缘处设置有防水沿6，防水沿6的宽度优选为1.5cm，防水沿6的圆环上等距的设置多个安装孔，安装孔的直径优选为lcm，可以采用橡胶螺丝通过安装孔安装固定两个半球形透明遮罩。采用两个半球形透明遮罩可以实现在水平方向上360°、垂直方向上180°的大角度可视范围，并且通过设置防水沿6可以减少雨水等杂物落到装置的底部。
[0039]在实际应用中，上述半球形透明遮罩的直径优选为25cm，材质优选为透明有机玻璃，壁厚优选为0.3cm ο
[0040]在具体实施时，上述图像采集器优选为半球图像传感器，通过半球图像传感器可以得到作物冠层的半球图像，便于计算作物的冠层孔隙度。
[0041]在具体实施时，上述半球图像传感器的参数具体为:成像单元为1/1.8〃CM0S，最小照度0.051ux，快门速度1/25秒至1/100000秒，镜头焦距1.27mm，光圈F2.8，水平视场角360°，垂直视场角180°，支持背光补偿，3D数字降噪，视频压缩标准H.264/MJPEG，帧率30fps@(2048X1536)，最大图像尺寸3072\2048，存储功能支持組(^030/30!1(:/30乂(:卡和NAS，支持协议包括TCP/ IP、HTTP、HTTPS、FTP、DHCP、DNS、PPPoE等，通讯接口为RJ45 1M/100M/1000M自适应以太网口，电源DC12V±10%，待机状态下功耗0.04W，工作状态下功耗5ff0
[0042]图2为本实施方式提供的控制电路板的连接示意图，参照图1和图2，本实施方式中的控制电路板3可以包括第一定时电路201;
[0043]所述第一定时电路201和所述图像采集器2相连，用于控制所述图像采集器2每隔第一预设时间获取作物冠层的图像。
[0044]在实际应用中，可以每隔I小时获取一次作物冠层的图像，每次以l/50s、l/400s、l/2000s三个曝光时间获取多张冠层半球图像，在每个间隔时间内系统处于休眠状态，电力消耗低，从而节省电能。
[0045 ]同样参照图2，所述控制电路板3可以包括存储电路204;
[0046]所述存储电路204用于存储所述图像采集器2采集到的图像。
[0047]在具体实施时，上述存储电路可以为microSD存储卡或其它存储部件。
[0048]参照图1和图2，所述装置还可以包括无线发送器4，所述控制电路板3还包括第二定时电路202;
[0049]所述第二定时电路202和所述无线发送器4相连，用于控制所述无线发送器4每隔第二预设时间将所述图像采集器2采集的图像发送至预设终端；
[0050]或者所述装置还包括图像输出接口，用于输出所述图像采集器2采集到的图像。
[0051]这样的好处是，通过无线发送器将图像采集器采集到的图像发送至预设终端，由终端对图像进行分析和处理，从而得到作物的孔隙度，实现了作物冠层图像的远程采集。
[0052]在实际应用中，上述终端可以为服务器、电脑、笔记本等有无线接收功能以及数据处理功能的终端设备。
[0053]在具体实施时，上述无线发送器优选为天线，可以通过GPRS网络将图像采集器采集的图像远程发送至预设终端。
[0054]通过设置图像输出接口，可以通过接口直接输出图像，方便下载图像数据。在实际应用中，可以使用以太网接口或其它传输接口，整个生育期的测量结束后，可以通过以太网接口导出存储电路中的图像数据。
[0055]参照图1，所述装置还可以包括清洁单元5;
[0056]所述清洁单元5包括清洁板、步进电机以及运动控制卡；
[0057]所述清洁板安装于所述透明遮罩I的表面，所述清洁板与所述透明遮罩I接触的面为清洁面，用于清洁所述透明遮罩I的表面；
[0058]所述步进电机和所述清洁板相连，用于带动所述清洁板转动；
[0059]所述运动控制卡和所述步进电机相连，用于控制所述步进电机的转动角度；
[0060]参照图2，所述控制电路板3还包括第三定时电路203，所述第三定时电路203和清洁单元5相连，用于控制所述清洁单元5每隔第三预设时间清洁一次。
[0061]这样的好处是，通过设置清洁单元5可以及时清理透明遮罩上附着的灰尘、花粉等颗粒物，从而保证透明遮罩的清晰度，使采集到的图像更加清晰、可靠。
[0062]在具体实施时，上述清洁板的清洁面优选为一层粗糙耐磨的材料构成，便于去除透明遮罩上的附着物。
[0063]在实际应用中，上述步进电机和运动控制卡经分频处理后每个脉冲信号可以使步进电机旋转1.8°。
[0064]在具体实施时，由于下半球透明遮罩不容易被雨水、灰尘等污染，所以可以只设置一个清洁板对上半球透明遮罩进行清洁，为了保证透明遮罩的洁净度，也可以设置两个清洁板分别对上、下半球透明遮罩进行清洁，为了节约能源可以设置下半透明遮罩的清洁间隔时间较长。
[0065]优选地，所述装置还可以包括外壳，所述控制电路板设置在所述外壳内部，所述无线发送器设置在所述外壳的外部。
[0066]这样的好处是，通过将控制电路板设置在外壳内部，避免外界因素对控制电路板的损坏，从而延长装置的使用寿命。
[0067]优选地，所述装置还可以包括电源，所述电源设置在所述外壳内部，用于为所述装置提供电能。
[0068]在具体实施时，上述电源可以为干电池、蓄电池等，也可以使用太阳能电池，如果使用太阳能电池，则需要将上述外壳设置为透明材料，或直接将太阳能电池设置在外壳外部。
[0069]在具体实施时，上述电源还可以包括连接外部电源的接口，当自身电量不足时，可以连接外部电源，保证装置电能供应。
[0070]在实际应用中，如果使用1Ah的蓄电池为整个装置提供电力，在没有外接电源的条件下，该装置可以连续使用大约60天。可以每隔一定时间(例如8小时)向预设终端发送一幅当前采集的图像以及当前电池电量，设备管理人员可远程监控设备的运行状态，出现故障可以及时修复。
[0071]优选地，所述装置还包括支架7，用于支撑所述透明遮罩以及固定所述外壳。
[0072]通过设置支架支撑上述透明遮罩，将整个装置稳定的放置在地面上，可以避免田间积水对装置的侵蚀。
[0073]在具体实施时，上述支架优选为中空铝合金圆管，数量优选为3根，直径优选为1.5cm,壁厚优选为0.3cm,可以通过两个半球形透明遮罩之间的防水沿将透明遮罩固定在支架上。
[0074]本实施方式提供的作物冠层图像采集装置，通过设置透明遮罩以及外壳，避免了田间雨水、灰尘等条件对装置的影响，并且通过控制电路板控制图像采集器采集图像，以及通过存储电路存储采集到的图像，并通过无线发送器将图像发送至预设终端，实现了作物冠层图像的自动采集，此外，本实施方式提供的装置在数据的存储、发送以及其它控制部分的功耗较低，可以实现无外界电源的情况下长时间运行，适合野外大范围田块的使用，避免了人为干扰，得到的图像数据更加准确，从而可以得到更加精确的孔隙度。
[0075]以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1.一种作物冠层图像采集装置，其特征在于，所述装置包括:透明遮罩、图像采集器和控制电路板； 所述图像采集器设置在所述透明遮罩内部，用于获取作物冠层图像，并将获取的作物冠层图像发送至控制电路板； 所述控制电路板，用于接收并存储所述作物冠层图像。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路板包括第一定时电路； 所述第一定时电路和所述图像采集器相连，用于控制所述图像采集器每隔第一预设时间获取作物冠层的图像。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路板包括存储电路； 所述存储电路用于存储所述图像采集器采集到的图像。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括无线发送器，所述控制电路板还包括第二定时电路； 所述第二定时电路和所述无线发送器相连，用于控制所述无线发送器每隔第二预设时间将所述图像采集器采集的图像发送至预设终端； 或者所述装置还包括图像输出接口，用于输出所述图像采集器采集到的图像。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括清洁单元； 所述清洁单元包括清洁板、步进电机以及运动控制卡； 所述清洁板安装于所述透明遮罩的表面，所述清洁板与所述透明遮罩接触的面为清洁面，用于清洁所述透明遮罩的表面； 所述步进电机和所述清洁板相连，用于带动所述清洁板转动； 所述运动控制卡和所述步进电机相连，用于控制所述步进电机的转动角度； 所述控制电路板还包括第三定时电路，所述第三定时电路和清洁单元相连，用于控制所述清洁单元每隔第三预设时间清洁一次。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括外壳，所述控制电路板设置在所述外壳内部，所述无线发送器设置在所述外壳的外部。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电源，所述电源设置在所述外壳内部，用于为所述装置提供电能。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像采集器为半球图像传感器。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透明遮罩为两个半球形透明遮罩组成，每个半球形透明遮罩的边缘处设置有防水沿。10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括支架，用于支撑所述透明遮罩以及固定所述外壳。
【文档编号】G01C11/02GK205482946SQ201620097105
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】王传宇, 郭新宇, 杜建军, 吴升, 樊江川
【申请人】北京农业信息技术研究中心