一种用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置

本技术涉及表型图像采集设备领域，尤其涉及一种用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置。

背景技术：

1、种子萌发是植物生命周期的起点，对幼苗的生长发育起着至关重要的作用。种子萌发性状受基因型及环境的共同调控。种子萌发期间的表型性状主要包括初生根条数、最大根长、总根长、根夹角、根直径、根表面积、根体积以及胚芽和胚根生长速度等多项指标。传统的针对种子萌发特性的调查方法依赖于人工、劳动密集型的种子批次萌发统计，此类方法操作简单，但往往费时费力，且只能对种子发芽率等简单指标进行统计，无法满足萌发期间对种子表型性状综合分析的需求。

2、在植物表型组学高速发展背景下，基于图像分析方法的种子萌发表型监测方法，凭借其无需取样、可借助计算机视觉技术进行自动分析等优点，在国内外得到快速的推广应用。然而，现有种子萌发栽培载体不适合在萌发期间对种子表型进行原位、无损的动态观察。其原因在于，现有种子萌发试验中，种子大多置于圆形玻璃培养皿中。该类培养皿虽能满足多粒种子同时萌发的需求，但培养皿内的种子无法固定，试验过程中种子容易发生随机滚动影响胚芽胚根萌发生长。此外，当现有培养皿内种子密度较大时，种子萌发后胚芽胚根之间会不可避免地相互遮挡，严重影响图像采集效果，无法对不同种子的萌发性状进行区分观察。现有的萌发培养设备不适于进行表型图像提取，会给植物表型图像的自动化采集分析带来极大的困难。

3、此外，现有用于萌发种子的培养皿底部液体层纤薄，且提供萌发环境的人工气候箱的风速不均匀、箱内水分蒸发大，现有萌发试验设备会导致传统培养皿内进行种子萌发试验的水分含量难以精准控制。培养皿加水过少会导致种子脱水死亡，加水过多则会使种子缺氧溃烂，种种因素都会严重影响种子萌发试验的准确性和可靠性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的不足，本技术综合考虑种子萌发载体所需特性以及萌发期间种子表型图像高通量采集的需要，研制出一种可用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置。本技术所提供的用于种子培养及萌发期表型图像采集的装置能够精准控制装置内含水量，保证水分分布均匀可控，保证萌发过程中种子不易移动，能够有效提高种子萌发相关试验观测采集结果的准确性，提高萌发期间种子发育相关表型图像的采集质量和通量。本技术的装置对加速解析种子萌发表型性状具有重要意义。

2、为实现上述目的，本技术提供一种用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其包括：发芽盒栽培架，其内部容纳有扁形发芽盒；采集设备，其外部封闭，其内部设置有图像采集模块和取景模块，其中，取景模块设置在图像采集模块拍摄方向上，取景模块中设置有取景端固定槽；拍摄过程中，扁形发芽盒设置在取景端固定槽内供图像采集模块拍摄。

3、可选的，如上任一所述的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其中，所述扁形发芽盒包括：两块透明板材，其相对设置，并且，所述透明板材的左右两侧及底部均设置为密封连接，两块透明板材之间形成空腔，空腔顶部设置为开放结构；隔条，其固定设置在两块透明板材之间，各隔条分别沿空腔顶部开放部位向空腔底部延伸，各隔条将两块透明板材之间的空腔内部分割为若干种子萌发空间；各所述隔条的长度均设置为小于透明板材之间空腔的内壁深度，两块透明板材之间的空腔底部还在隔条下方形成底部连通域。

4、可选的，如上任一所述的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其中，各所述种子萌发空间中均分别铺设有发芽纸和吸水海绵。

5、可选的，如上任一所述的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其中，所述采集设备包括：框架结构，其上覆盖有板材，形成封闭空间；取景模块，其设置于封闭空间的一侧，所述取景模块中水平设置有方管，方管上固定安装有取景端固定槽，拍摄过程中，扁形发芽盒插接固定于取景端固定槽内，竖直设置于图像采集模块前方；图像采集模块，其可移动地设置于封闭空间的另一侧，垂直拍摄所述扁形发芽盒。

6、可选的，如上任一所述的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其中，所述图像采集模块包括：水平滑轨，其沿图像采集模块拍摄方向摄制在框架结构底部；第一采集端滑块，其设置于水平滑轨上，沿水平滑轨平移滑动，调整拍摄距离；垂直滑轨，其与第一采集端滑块固定连接，垂直设置于框架结构中；第二采集端滑块，其设置于垂直滑轨上，沿垂直滑轨竖直滑动，调整拍摄高度；相机，其与第二采集端滑块固定连接，由第二采集端滑块带动而拍摄扁形发芽盒的相应位置。

7、可选的，如上任一所述的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其中，所述垂直滑轨包括相对设置的两根，两根垂直滑轨相互平行地设置于取景端固定槽的前方，两根垂直滑轨上分别设置有第二采集端滑块，两滑块之间固定连接有水平设置的横梁，相机固定安装在所述横梁上。

8、可选的，如上任一所述的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其中，所述取景模块包括：取景滑轨，其垂直设置于框架结构封闭空间的一侧，包括相互平行的两根；取景端滑块模组，其设置于取景滑轨上，两取景端滑块模组之间固定连接有水平设置的方管，取景端滑块模组带动方管沿取景滑轨竖直滑动，调整扁形发芽盒的设置高度。

9、可选的，如上任一所述的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其中，所述第一采集端滑块、第二采集端滑块、取景端滑块模组上还分别设置有锁紧装置。

10、可选的，如上任一所述的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其中，所述框架结构上铺设的板材为遮光板材；框架结构顶部还进一步在取景模块上方设置有补光模块，所述补光模块由图像采集模块前方向取景端固定槽内的扁形发芽盒补光。

11、可选的，如上任一所述的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其中，所述发芽盒栽培架包括：型材，其连接形成长方体支撑框架，所述长方体支撑框架的高度不低于扁形发芽盒整体高度的1/2；固定凹槽，其固定设置在长方体支撑框架的底部，具有向上开口的若干槽体，各槽体的开口宽度均设置为不小于扁形发芽盒厚度；卡槽，其固定设置在长方体支撑框架的顶部，其侧向设置有锯齿状卡槽，各锯齿状卡槽的开口宽度均设置为不小于扁形发芽盒厚度；容纳扁形发芽盒的状态下，所述固定凹槽抵接于各扁形发芽盒的底部，所述卡槽卡接固定于各扁形发芽盒的侧部。

12、本技术和现有方案相比具有如下技术效果:

13、本技术所提供的用于种子培养及萌发期间的表型图像采集装置，其将取景模块设置在图像采集模块拍摄方向上，利用取景模块中的取景端固定槽固定扁形发芽盒以供图像采集模块拍摄。本技术利用扁形发芽盒固定萌发中的种子，克服了种子培养及种子萌发过程中胚芽及胚根原位生长动态监测所需栽培载体匮乏的难题，可保障盒内种子萌发期间表型形态的稳定性，发芽盒内部互通且独立的空间设计充分保障了发芽盒内种子萌发的独立性以及盒内种子萌发的安全性和萌发环境的一致性，实现对萌发期表型图像的原位动态连续采集。此外，本技术还通过发芽盒栽培架的设置，能够进一步保持各个扁形发芽盒竖直放置，维持盒内胚芽垂直向上的生长姿态，使各个扁形发芽盒之间互不干扰。萌发期间，本技术的表型图像采集装置可灵活调整图像采集模块、取景模块之间位置关系和拍摄距离，可保证在整个萌发期间均能够采集到高质量的表型图像。

14、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。