專利名稱：一種室外植物圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及室外圖像采集領(lǐng)域，特別涉及一種室外植物圖像采集裝置。
背景技術(shù)：
目前室外圖像采集系統(tǒng)大范圍的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，如農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測與分級，病蟲 害識別等。一般室外圖像采集裝置由以下幾部分組成圖像攝取裝置，如相機(jī)(可配合不同 鏡頭)；室外云臺；光源(可見光或不可見光)和其它配件。其主要工作流程為1.首先架 設(shè)室外云臺，或不架設(shè)云臺；2.然后將圖像攝取裝置裝配到云臺上或者其它采集位置，或 者手動操作圖像攝取裝置；3.選擇光源，如果不在自然光源下采集，需要配置人工光源，常 用的可見光源有白熾燈、日光燈、鈉光燈等，另外為了避免環(huán)境光的影響，需要加防護(hù)屏等 避光用具；4.如果配置人工光源，需要選擇照射方法，主要是背向照明和前向照明，其中背 向照明是將被測物體放在光源與攝像機(jī)之間，可獲得高對比度圖像，前向照明是指光源和 攝像機(jī)位于被測物的同側(cè)；5.配置鏡頭與相機(jī)參數(shù)，然后對被測物體進(jìn)行圖像采集?，F(xiàn)有室外圖像采集裝置在使用人工光源的情況下有很多不足，具體表現(xiàn)為1.室 外云臺與防護(hù)屏通常價格昂貴且不便于裝卸，難以用于大規(guī)模圖像采集；2.采集被測物 體尤其植物器官圖像時，每一次采集都需要調(diào)整圖像攝取裝置與光源的位置，尤其在采集 植物芽、葉片等器官的活體圖像時，每次還需要固定植物器官以避免外界影響，操作繁瑣； 3.在跟蹤采集被測物的圖像序列時，每一次采集都需要保持圖像攝取裝置與采集器官的相 對位置不變，但普通的室外圖像采集裝置難以做到，需要使用測量工具；4.在跟蹤采集植 物器官圖像時，因為植物器官生長引起形變，進(jìn)而影響相對位置，即使固定也難以進(jìn)行精確 調(diào)整；5.從視覺的角度，物體的顏色不僅取決于物體本身，它與光源，周圍環(huán)境的顏色、以 及觀察者的視覺系統(tǒng)有關(guān)系，因此通過圖像顏色特征定量的表達(dá)植物器官或其病斑的顏色 變化，需要統(tǒng)一，穩(wěn)定的光源，并應(yīng)避免環(huán)境顏色的影響，但普通的室外圖像采集裝置難以 做到；6.在跟蹤采集植物器官表面紋理圖像時，由于紋理在直覺上的定義為平滑度，粗糙 度和規(guī)律性等特征的度量，采集的紋理圖像會因為采集距離不同和圖像攝取裝置焦距不同 導(dǎo)致采集尺度不同，在同一采集區(qū)域產(chǎn)生粒度不同的紋理，從而無法對比采集的圖像集合， 影響采集圖像的質(zhì)量，增大了圖像處理的難度，而在測量植物器官生長過程時，更要求植物 器官圖像的位移量不能過大，這也是普通的室外圖像采集裝置難以做到的。

實用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有室外植物圖像采集裝置成本昂貴、不便 裝卸和攜帶、操作繁瑣、不便固定被測植物、光源不穩(wěn)定、且需要反復(fù)調(diào)整圖像傳感器和光 源的位置以保證被測植物與圖像傳感器的相對位置不變等不足。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案提供一種室外植物圖像采集裝置，包括支架，所述支架上安裝有背景板插槽；背景板，能夠插入或拔出所述背景板插槽；上面 板，與所述支架的頂部固定連接，所述上面板設(shè)置有采集窗口和頂部光源插槽；底板，與所 述支架的底部固定連接，所述底板設(shè)置有底部光源插槽；多個光源，位于所述頂部光源插槽 內(nèi)或底部光源插槽內(nèi)；圖像傳感器，固定在所述采集窗口內(nèi)；遮光材料，用于覆蓋所述室外 植物圖像采集裝置。其中，所述背景板插槽為4組，水平設(shè)置在所述支架上并沿垂直方向等間隔設(shè)置。其中，所述背景板設(shè)置有固定夾，所述背景板一側(cè)中部位置開有固定凹槽。其中，所述背景板設(shè)置有標(biāo)尺和/或比色卡。其中，所述采集窗口位于所述上面板中部，為通孔結(jié)構(gòu)。其中，所述頂部光源插槽設(shè)置在所述上面板內(nèi)側(cè)。其中，所述底部光源插槽設(shè)置在所述底板內(nèi)側(cè)。其中，所述底板設(shè)置有電池，分別與所述多個光源連接，所述多個光源為LED光源。其中，所述底板設(shè)置有電源開關(guān)，分別與所述多個光源連接，所述多個光源為LED 光源。其中，所述底板設(shè)置有螺絲孔。(三)有益效果本實用新型技術(shù)方案室外植物圖像采集裝置不僅避免了自然光照的影響，加入穩(wěn) 定的背向照明或前向照明光源，而且能很方便的固定被測植物、固定采集距離，保持圖像采 集過程中環(huán)境條件不變。結(jié)構(gòu)簡單合理便于拆卸，自身重量輕便于攜帶，材料成本低，操作 簡便。

圖1為本實用新型室外植物圖像采集裝置的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型室外植物圖像采集裝置的遮光材料的示意圖；圖3為本實用新型室外植物圖像采集裝置的背景板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型室外植物圖像采集裝置的底板的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.支架，2.采集窗口，3.頂部光源插槽，4.背景板插槽，5.背景板，6.底板， 7.遮光材料，8.標(biāo)尺，9.比色卡，10.固定凹槽，11.固定夾，12.底部光源插槽，13.電池， 14.電源開關(guān)，15.螺絲孔。
具體實施方式
如圖1所示，一種依照本實用新型實施方式的室外植物圖像采集裝置，包括支架 1，所述支架1上安裝有至少一組背景板插槽4 ；背景板5，能夠插入或拔出所述背景板插槽 4 ；上面板，與所述支架1的頂部固定連接，所述上面板設(shè)置有采集窗口 2和頂部光源插槽 3 ；底板6，與所述支架1的底部固定連接，所述底板6設(shè)置有底部光源插槽12 ；多個LED光 源，位于所述頂部光源插槽3內(nèi)或底部光源插槽12內(nèi)；圖像傳感器，固定在所述采集窗口 2 內(nèi)；遮光材料7，用于覆蓋所述室外植物圖像采集裝置。本實用新型室外植物圖像采集裝置為便攜式箱式框架結(jié)構(gòu)，采用輕質(zhì)材料如鋁合
4金制成，優(yōu)選尺寸為30CmX33CmX35Cm。支架1優(yōu)選為四根，高度均為35cm ；背景板插槽4 優(yōu)選為四組，水平設(shè)置在所述支架1上并沿垂直方向等間隔設(shè)置，至采集窗口 2的垂直距離 分別為15cm，20cm，25cm和30cm ；背景板5優(yōu)選為板狀結(jié)構(gòu)，大小為30cmX 30cm，背景板5 上的固定凹槽10的長度為5cm-8cm，寬度為lcm-2cm ；采集窗口 2位于所述上面板中部，為 通孔結(jié)構(gòu)，大小為8cmX8cm。整個室外植物圖像采集裝置重約2公斤，在室外使用時可由 1-2人手持操作，或固定在云臺上操作。圖2所示為本實用新型室外植物圖像采集裝置的遮光材料的示意圖。遮光材料7 優(yōu)選為遮光布，寬度為2m。當(dāng)用戶使用本實用新型室外植物圖像采集裝置時，整個箱體表面 覆蓋遮光材料7使其密閉，優(yōu)選遮光布大小為2mX2m，遮光材料7為銀白色，不透光且反射 性差，從而避免自然光照的影響和環(huán)境反射光的顏色影響，確保了穩(wěn)定的照明條件與遮光 條件。圖3所示為本實用新型室外植物圖像采集裝置的背景板的結(jié)構(gòu)示意圖。背景板5 為獨(dú)立板狀結(jié)構(gòu)，包括兩種類型有色背景板和透明背景板。有色背景板優(yōu)選為塑膠制成， 用于前向照明條件下的圖像采集，根據(jù)實際圖像采集需要，有色背景板的顏色通常選擇為 與被測植物器官顏色對比度高的單一顏色，如黑色，白色，以便進(jìn)行圖像分割；透明背景板 可以選用玻璃等透明材料制成，用于背向照明條件下的圖像采集。所述背景板5設(shè)置有兩 個固定夾11，所述背景板5—側(cè)中部位置開有固定凹槽10，用于固定被測植物器官。所述 背景板5上貼有輔助參照物，如標(biāo)尺8和比色卡9，用于方便測量植物器官的尺寸和顏色。圖4所示為本實用新型室外植物圖像采集裝置的底板的結(jié)構(gòu)示意圖。所述底板6 包括底部光源插槽12、電池13、電源開關(guān)14和用于與云臺固定的螺絲孔15。所述電池13 分別與固定在頂部光源插槽3的光源和固定在底部光源插槽12的光源連接，從而對所述 光源供電，優(yōu)選地，頂部光源插槽3可設(shè)置2個LED光源，底部光源插槽12可設(shè)置4個LED 光源。所述電源開關(guān)14上對應(yīng)設(shè)置多個按鈕，優(yōu)選地，可設(shè)置6個按鈕，分別控制所述6個 LED光源的打開和關(guān)閉。本實用新型室外植物圖像采集裝置的操作過程為前向照明條件下的圖像采集首先將圖像傳感器放置于采集窗口 2，根據(jù)被測植 物器官尺寸與圖像傳感器焦距選擇合適距離的背景板插槽4后，將有色塑膠背景板插入； 將被測植物器官如葉，通過背景板上的固定凹槽10及固定夾11固定平鋪在背景板5上；選 擇合適的LED光源(LED燈)，固定于上面板的頂部光源插槽3 ；移開圖像傳感器，并將遮光 材料7覆蓋整個采集裝置，然后用剪刀等物將遮光材料7開口，該開口略小于采集窗口 2，將 圖像傳感器鏡頭插入遮光材料的開口并固定；通過底板6上的電源開關(guān)14打開光源，開啟 圖像傳感器開始采集圖像；操作時由人手持箱體操作或?qū)⑾潴w由底部表面螺絲孔15與云 臺固定通過云臺操作。背向照明條件下的圖像采集采集植物背光圖像的過程與上類似，只需將合適的 LED光源(LED燈)固定在底部光源插槽12，以及將背景板5換為透明背景板。綜上所述，在每一次采集時，只需根據(jù)被測植物器官尺寸及圖像采集要求，選擇背 景板5和背景板插槽4，然后把背景板5插入背景板插槽4，固定并調(diào)整被測植物器官，就可 以使圖像傳感器與被測植物器官的相對位置固定，從而保證了圖像采集過程中環(huán)境條件不 變。在前向照明條件下圖像采集時，2個LED光源分別固定在上面板內(nèi)側(cè)的兩個頂部光源插槽3內(nèi)，在背向照明條件下圖像采集時，4個LED光源分別固定在底板6內(nèi)側(cè)的四個底部光 源插槽12內(nèi)。根據(jù)不同照明要求，控制電源開關(guān)14，從而分別打開或關(guān)閉6個LED光源，這 確保了穩(wěn)定、統(tǒng)一的照明條件。 以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和 變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實用新型的范疇，本實用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng) 由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求一種室外植物圖像采集裝置，其特征在于，包括支架，所述支架上安裝有背景板插槽；背景板，能夠插入或拔出所述背景板插槽；上面板，與所述支架的頂部固定連接，所述上面板設(shè)置有采集窗口和頂部光源插槽；底板，與所述支架的底部固定連接，所述底板設(shè)置有底部光源插槽；多個光源，位于所述頂部光源插槽內(nèi)或底部光源插槽內(nèi)；圖像傳感器，固定在所述采集窗口內(nèi)；遮光材料，用于覆蓋所述室外植物圖像采集裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的室外植物圖像采集裝置，其特征在于，所述背景板插槽為4組， 水平設(shè)置在所述支架上并沿垂直方向等間隔設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述的室外植物圖像采集裝置，其特征在于，所述背景板設(shè)置有固定 夾，所述背景板一側(cè)中部位置開有固定凹槽。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的室外植物圖像采集裝置，其特征在于，所述背景板 設(shè)置有標(biāo)尺和/或比色卡。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的室外植物圖像采集裝置，其特征在于，所述采集窗 口位于所述上面板中部，為通孔結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的室外植物圖像采集裝置，其特征在于，所述頂部光 源插槽設(shè)置在所述上面板內(nèi)側(cè)。
7.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的室外植物圖像采集裝置，其特征在于，所述底部光 源插槽設(shè)置在所述底板內(nèi)側(cè)。
8.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的室外植物圖像采集裝置，其特征在于，所述底板設(shè) 置有電池，分別與所述多個光源連接，所述多個光源為LED光源。
9.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的室外植物圖像采集裝置，其特征在于，所述底板設(shè) 置有電源開關(guān)，分別與所述多個光源連接，所述多個光源為LED光源。
10.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的室外植物圖像采集裝置，其特征在于，所述底板設(shè) 置有螺絲孔。
專利摘要本實用新型涉及一種室外植物圖像采集裝置，包括支架，所述支架上安裝有背景板插槽；背景板，能夠插入或拔出所述背景板插槽；上面板，與所述支架的頂部固定連接，所述上面板設(shè)置有采集窗口和頂部光源插槽；底板，與所述支架的底部固定連接，所述底板設(shè)置有底部光源插槽；多個光源，位于所述頂部光源插槽內(nèi)或底部光源插槽內(nèi)；圖像傳感器，固定在所述采集窗口內(nèi)；遮光材料，用于覆蓋所述室外植物圖像采集裝置。該裝置不僅避免了自然光照的影響，加入穩(wěn)定的背向照明或前向照明光源，而且能很方便的固定被測植物、固定采集距離，保持圖像采集過程中環(huán)境條件不變。結(jié)構(gòu)簡單合理便于拆卸，自身重量輕便于攜帶，材料成本低，操作簡便。
文檔編號F21V19/00GK201708860SQ20102016919
公開日2011年1月12日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者刁智華, 田原, 苗騰, 趙春江, 郭新宇 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心