植物表型瞬时三维成像采集系统的制作方法

1.本实用新型涉及三维成像技术领域，具体为植物表型瞬时三维成像采集系统。


背景技术：

2.植物表型是受基因和环境因素决定或影响的,反映植物结构及组成、植物生长发育过程及结果的全部物理、生理、生化特征和性状。在生物学和遗传育种领域，特别是作物育种领域，表型是指基因型和环境决定的形状、结构、大小、颜色等生物体的外在性状。植物表型参数的分析与育种息息相关。传统的表型数据的获取主要是通过手工测量和照相后软件分析进行。手工测量可以获取植物直径、叶长、叶片数目等指标，照相后软件分析或通过叶面积仪可以获取植物的叶长、叶宽、叶面积、叶倾角等指标。这些测量都需要花费大量时间，测量结果准确性较低，工作繁琐，工作量大，这些缺点大大限制了大规模遗传育种筛选的效率。
3.三维成像技术的发展，为植物表型测量提供了一种更加快速和自动化的方法。比如采用激光三维扫描仪测量玉米、小麦的株高、叶长、叶角等参数；或采用计算机视觉，通过多视角成像方法(sfm)，通过围绕植株进行多次图像采集而计算植株的三维点云。这些方法虽然相比于传统的手工方法已大幅提高了效率，但仍存在许多不足，如：激光三维扫描仪需用通过多站扫描拼接成像，整个采集过程会持续一小时左右，限制了采集通量，较长的采集时间，也造成了很多不确定因素；采用多视角成像，通过转动植株来采集，也常常因为植株的晃动而引入测量误差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供植物表型瞬时三维成像采集系统，以解决背景技术中所提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：植物表型瞬时三维成像采集系统，包括若干拍摄单元、若干数据采集计算机、主控制计算机；
6.若干所述拍摄单元呈环形阵列设置；
7.所述拍摄单元包括支架和若干对相机，每对相机在支架上呈左右像对设置；
8.若干对所述相机的信号输出端均与相应数据采集计算机的信号输入端连接，若干所述数据采集计算机的信号输出端均与主控制计算机的信号输入端连接。
9.作为本实用新型的一种优选实施方式，若干所述支架的顶部均设置有闪光灯。
10.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述支架上还设置有同步控制器，所述同步控制器内设置有电源模块，所述电源模块与若干相机和闪光灯电性连接，所述同步控制器与若干相机和闪光灯电性连接。
11.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述支架包括底座、立柱和45度俯拍支架，所述底座、立柱和45度俯拍支架依次刚性连接，所述相机设置在45度俯拍支架上，所述闪光灯设置在立柱顶部。
12.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述拍摄单元设置有八个，所述数据采集计算机设置有四个，且每两个所述拍摄单元的信号输出端与一个数据采集计算机的信号输入端连接。
13.作为本实用新型的一种优选实施方式，若干所述拍摄单元通过连接件刚性连接。
14.与现有技术相比，本实用新型提供了植物表型瞬时三维成像采集系统，具备以下有益效果：
15.该植物表型瞬时三维成像采集系统，通过运用摄影测量原理，通过多角度相机配合专用光源系统，同步曝光，实现植物的瞬时三维数据采集，从而实现快速、高通量植物表型数据采集；
16.瞬时采集，从而消除由于植物因为风吹、转动等因素引起的自身晃动引入的误差；
17.采用固定式安装，取消运动机构，可实现精确标定，提高重建精度。
附图说明
18.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
19.图1为本实用新型植物表型瞬时三维成像采集系统的拍摄单元立体示意图；
20.图2为本实用新型植物表型瞬时三维成像采集系统的拍摄单元布置示意图；
21.图3为本实用新型植物表型瞬时三维成像采集系统的拍摄单元信号输出示意图；
22.图4为本实用新型植物表型瞬时三维成像采集系统的同步控制器电性连接示意图。
23.图中：1、数据采集计算机；2、主控制计算机；3、支架；4、相机；5、闪光灯；6、同步控制器；7、电源模块；8、底座；9、立柱；10、45度俯拍支架。
具体实施方式
24.为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型植物表型瞬时三维成像采集系统做进一步详细的描述。
25.如图1-图4所示，本实用新型提供一种技术方案：植物表型瞬时三维成像采集系统，包括八个拍摄单元、四个数据采集计算机1、主控制计算机2；
26.八个所述拍摄单元呈环形阵列设置，环形阵列的直径设置为四米，每45度放置1个拍摄单元，每两个所述拍摄单元的信号输出端与一个数据采集计算机1的信号输入端连接，一台主控制计算机2与四台数据采集计算机1通过万兆网进行连接，主控制计算机2从数据采集计算机1中归拢拍摄的全部相机的数据，并可通过canon sdk进行相机参数的设置；
27.所述拍摄单元包括支架3和若干对相机4，支架3高度为2.5米，每对相机4在支架3上呈左右像对设置，镜头对准八个拍摄单元组成环形阵列的圆心，被拍摄的植物放于该圆心；
28.若干对所述相机4的信号输出端均与相应数据采集计算机1的信号输入端连接，若干所述数据采集计算机1的信号输出端均与主控制计算机2的信号输入端连接。
29.若干所述支架3的顶部均设置有闪光灯5。
30.所述支架3上还设置有同步控制器6，同步控制器6采用stm32单片机作为cpu，所述
同步控制器6内设置有电源模块7，所述电源模块7与若干相机4和闪光灯5电性连接，所述同步控制器6与若干相机4和闪光灯5电性连接，同步控制器6采用光耦隔离的外触发电路，触发相机4和闪光灯5；
31.相机采用佳能1500d单反照相机，镜头采用佳能18-55变焦镜头，闪光灯采用小神牛k150小型室内闪光灯；
32.闪光灯在八个方向上进行反打，而在本实施例中，本系统放置的室内，其房顶、墙面和地面均设置为白色，经过多次漫反射之后，可以均匀照亮植物样本，拍摄单元通过膨胀螺钉固定在地面上，并通过铝合金型材与房顶刚性连接。
33.所述支架包括底座8、立柱9和45度俯拍支架10，所述底座8、立柱9和45度俯拍支架10依次刚性连接，所述相机4设置在45度俯拍支架10上，所述闪光灯5设置在立柱9顶部，相机4从从上方对植物进行俯拍，而不采用平拍或者仰拍的方式，只对植物叶片的单面进行建模，植物样本可以是玉米、小麦或者水稻，拍摄范围从10cm到1.2米高不等。
34.若干所述拍摄单元通过连接件刚性连接，从而保证拍摄单元的稳固。
35.可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。