掉落式玉米果穗穗部性狀測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及玉米果穗考種技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種掉落式玉米果穗穗部性狀測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玉米是我國(guó)主要的糧食作物，在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。玉米育種是我國(guó)種業(yè)科研、生產(chǎn)等領(lǐng)域的重要組成部分。作為玉米育種的核心問(wèn)題之一，玉米果穗考種具有重要的意義。在玉米果穗考種過(guò)程中，果穗的禿尖長(zhǎng)度、穗行數(shù)以及行粒數(shù)是最常見(jiàn)也是較為重要的育種性狀。因此，玉米果穗考種需要對(duì)果穗進(jìn)行全方位的測(cè)量。目前國(guó)內(nèi)玉米穗部考種大多采用目測(cè)尺量等傳統(tǒng)手段，而每批需要考種的玉米數(shù)量都非常大，傳統(tǒng)的考種過(guò)程往往需要持續(xù)一個(gè)月以上，存在著人力成本消耗過(guò)大，工作效率難以提高以及精確度低下等諸多弊端。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的玉米果穗考種方法、系統(tǒng)和裝置，可以測(cè)量玉米果穗的穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長(zhǎng)度等多個(gè)外觀性狀參數(shù)。然而，其設(shè)計(jì)的裝置無(wú)法采集到果穗的全角度信息。另一現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了一種玉米果穗性狀檢測(cè)裝置，利用兩輥筒分別繞各自軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并依靠摩擦力驅(qū)動(dòng)玉米果穗轉(zhuǎn)動(dòng)，線陣CCD相機(jī)從玉米果穗正對(duì)玉米果穗進(jìn)行掃描拍攝，一次性獲取玉米果穗全周圖像，然后這種采集玉米果穗的全角度信息的方法所耗時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低。
[0004]綜上所述，亟需設(shè)計(jì)出一種能夠?qū)崿F(xiàn)歲玉米果穗考種參數(shù)進(jìn)行全方位精確化測(cè)量的裝置和測(cè)量方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，以推動(dòng)現(xiàn)代玉米種業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米果穗的全方位性狀信息快速精確的米集。
[0006]為此目的，一方面，本發(fā)明提出了一種掉落式玉米果穗穗部性狀測(cè)量裝置，包括:傳送單元，豎直導(dǎo)管、圖像采集單元和控制處理單元；
[0007]所述傳送單元包括第一傳送帶，所述第一傳送帶末端與所述豎直導(dǎo)管的上端口相鄰，以使玉米果穗經(jīng)過(guò)所述第一傳送帶后進(jìn)入所述豎直導(dǎo)管；
[0008]所述豎直導(dǎo)管，用于使玉米果穗呈豎直狀態(tài)落下，所述豎直導(dǎo)管的上端口直徑僅能容納單個(gè)穗玉米果穗通過(guò)；
[0009]所述圖像采集單元，用于在水平方向采集呈豎直狀態(tài)落下的玉米果穗的圖像信息；所述圖像采集單元與所述控制處理單元相連接，并將采集到的玉米果穗的圖像信息傳送給所述控制處理單元進(jìn)行處理；
[0010]所述控制處理單元，用于處理所述圖像采集單元傳送的玉米果穗的圖像信息，以獲取玉米果穗的穗部性狀信息。
[0011]優(yōu)選的，所述圖像采集單元包括圖像采集箱體和若干攝像裝置；
[0012]所述圖像采集箱體上表面中央設(shè)有第一開(kāi)口，所述圖像采集箱體下表面中央設(shè)有第二開(kāi)口，所述第一開(kāi)口、第二開(kāi)口沿豎直方向?qū)R；
[0013]所述若干攝像裝置位于所述圖像采集箱體內(nèi)部同一個(gè)水平面上，視線對(duì)準(zhǔn)所述圖像采集箱體中心。
[0014]優(yōu)選的，所述圖像采集單元還包括紅外觸發(fā)器，用于檢測(cè)玉米果穗落入所述圖像采集箱體的時(shí)間并發(fā)出開(kāi)始圖像采集的信號(hào)；所述紅外觸發(fā)器位于所述攝像裝置上方，所述紅外觸發(fā)器發(fā)射的紅外線對(duì)準(zhǔn)所述圖像采集箱體中心。
[0015]優(yōu)選的，所述圖像采集單元還包括照明光源，所述照明光源位于所述圖像采集箱體內(nèi)部。
[0016]優(yōu)選的，所述照明光源為兩個(gè)環(huán)形LED光源，所述兩個(gè)環(huán)形LED光源分別位于所述第一開(kāi)口下方和第二開(kāi)口上方，且所述兩個(gè)環(huán)形LED光源與所述豎直導(dǎo)管的下端口沿豎直方向?qū)R。
[0017]優(yōu)選的，所述豎直導(dǎo)管上端口朝向所述第一傳送帶，且所述豎直導(dǎo)管上端口與所述第一傳送帶處于同一水平面。
[0018]優(yōu)選的，還包括果穗回收單元，用于緩沖并回收掉落的玉米果穗，所述果穗回收單元與所述圖像采集單元相連接。
[0019]優(yōu)選的，所述果穗回收單元包括:斜坡導(dǎo)軌和第二傳送帶；所述斜坡導(dǎo)軌位于所述第二開(kāi)口下方，所述斜坡道軌下端與所述第二傳送帶相連接。
[0020]優(yōu)選的，所述的控制處理單元為計(jì)算機(jī)，利用立體視覺(jué)方法，根據(jù)所述圖像采集單元傳送的玉米果穗的圖像信息對(duì)玉米果穗進(jìn)行空間性狀測(cè)量，以獲取玉米果穗的穗部性狀信息。
[0021]另一方面，本發(fā)明還提出了一種掉落式玉米果穗穗部性狀測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0022]S1.第一傳送帶將玉米果穗傳送至豎直導(dǎo)管；
[0023]S2.所述豎直導(dǎo)管引導(dǎo)玉米果穗豎直落下；
[0024]S3.紅外觸發(fā)器檢測(cè)到果穗的落入時(shí)刻，即時(shí)向所述若干攝像裝置發(fā)出圖像采集信號(hào)，所述若干攝像裝置同時(shí)對(duì)玉米果穗進(jìn)行拍照；
[0025]S4.所述若干攝像裝置將采集到的圖像信息發(fā)送至控制處理單元，所述控制處理單元根據(jù)所述圖像信息利用立體視覺(jué)方法對(duì)玉米果穗進(jìn)行空間性狀測(cè)量，獲取玉米果穗的穗部性狀信息；
[0026]S5.第二傳送帶將沿斜坡導(dǎo)軌滾落的玉米果穗運(yùn)送至果穗回收處。
[0027]本發(fā)明所公開(kāi)的掉落式玉米果穗穗部性狀測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，通過(guò)照明光源與攝像裝置組合，在玉米果穗掉落瞬間完成對(duì)玉米果穗全方位的三視圖像的采集，并以此計(jì)算得到玉米果穗的性狀信息，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)損測(cè)量玉米果穗的穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)等常見(jiàn)性狀參數(shù)，測(cè)量結(jié)果更加精確、客觀、科學(xué)，測(cè)量速度快，提高了測(cè)量效率，對(duì)于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)高速玉米育種有著重要的意義和參考價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0028]通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0029]圖1示出了本發(fā)明掉落式玉米果穗穗部性狀測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2示出了本發(fā)明掉落式玉米果穗穗部性狀測(cè)量方法的流程圖。
[0031]附圖標(biāo)記:1、玉米果穗；2、第一傳送帶；3、豎直導(dǎo)管；4、圖像采集箱體；5、攝像裝置；6、紅外觸發(fā)器；7、照明光源；8、斜坡導(dǎo)軌；9、第二傳送帶。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033]實(shí)施例1
[0034]如圖1所示，本發(fā)明掉落式玉米果穗I穗部性狀測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施例，包括??傳送單元、豎直導(dǎo)管、圖像采集單元和控制處理單元。
[0035]傳送單元包括第一傳送帶2，第一傳送帶2末端與豎直導(dǎo)管3的上端口相鄰，以使玉米果穗經(jīng)過(guò)第一傳送帶2后進(jìn)入豎直導(dǎo)管3 ;優(yōu)選的，第一傳送帶2的邊沿設(shè)有裙邊。
[0036]圖像采集單元包括:圖像采集箱體4、若干個(gè)攝像裝置5和紅外觸發(fā)器6。其中，圖像采集箱體4用于接收掉落的玉米果穗1，圖像采集箱體4上表面中央設(shè)有第一開(kāi)口，圖像采集箱體4下表面中央設(shè)有第二開(kāi)口第一開(kāi)口和第二開(kāi)口沿豎直方向?qū)R；圖像采集箱體4上表面中央的第一開(kāi)口與豎直導(dǎo)管3下端口沿豎直方向?qū)R，玉米果穗I從豎直導(dǎo)管3下端口豎直落入圖像采集箱體4，以進(jìn)行圖像采集。攝像裝置5位于所述圖像采集箱體4內(nèi)部同一個(gè)水平面上，視線對(duì)準(zhǔn)所述圖像采集箱體4中心。優(yōu)選的，設(shè)置三個(gè)攝像裝置5，位于同一個(gè)水平面上，拍攝方向指向圖像采集箱體4中心，互相成120°角。三個(gè)攝像裝置5同時(shí)拍照，將玉米果穗I的三面圖像發(fā)送至控制處理單元進(jìn)行處理?？蛇x的，可采用高速工業(yè)(XD相機(jī)，該系列工業(yè)相機(jī)采用幀曝光(XD作為傳感器。圖像質(zhì)量高，顏色還原性好。以保證動(dòng)態(tài)采集中，可得到無(wú)變形的高質(zhì)圖像。圖像采集單元與所述控制處理單元相連接，并將采集到的玉米果穗I的圖像信息傳送給所述控制處理單元進(jìn)行處理。
[0037]圖像采集單元中的紅外觸發(fā)器6，用于檢測(cè)玉米果穗I落入所述圖像采集箱體4的時(shí)間并發(fā)出圖像采集信號(hào)。紅外觸發(fā)器6的工作原理如下:紅外觸發(fā)器6包括紅外線發(fā)射器和接收器。紅外線發(fā)射器發(fā)射不可見(jiàn)的紅外線光束，正對(duì)著接收器上相應(yīng)的接收窗口，當(dāng)移動(dòng)的物體從發(fā)射器和接收器之間經(jīng)過(guò)時(shí)，紅外光束被隔斷，致使接收器被觸發(fā)，立即向攝像裝置5發(fā)送信號(hào)，觸發(fā)下一設(shè)備。本實(shí)施例中，紅外觸發(fā)器6設(shè)置于攝像裝置5上方。紅外觸發(fā)器發(fā)射的紅外線對(duì)準(zhǔn)所述圖像采集箱體中心，即紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線光束經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)好的玉米果穗I的下落路徑，當(dāng)玉米果穗I從豎直導(dǎo)管3下端口豎直落入圖像采集箱體4中時(shí)，紅外光束被隔斷，致使接收器被觸