掉落式玉米果穗穗部性狀測量裝置及其測量方法
【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量裝置及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玉米是我國主要的糧食作物，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。玉米育種是我國種業(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題之一，玉米果穗考種具有重要的意義。在玉米果穗考種過程中，果穗的禿尖長度、穗行數(shù)以及行粒數(shù)是最常見也是較為重要的育種性狀。因此，玉米果穗考種需要對果穗進行全方位的測量。目前國內(nèi)玉米穗部考種大多采用目測尺量等傳統(tǒng)手段，而每批需要考種的玉米數(shù)量都非常大，傳統(tǒng)的考種過程往往需要持續(xù)一個月以上，存在著人力成本消耗過大，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)中公開的一種基于計算機視覺技術(shù)的玉米果穗考種方法、系統(tǒng)和裝置，可以測量玉米果穗的穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長度等多個外觀性狀參數(shù)。然而，其設(shè)計的裝置無法采集到果穗的全角度信息。另一現(xiàn)有技術(shù)公開了一種玉米果穗性狀檢測裝置，利用兩輥筒分別繞各自軸線勻速轉(zhuǎn)動并依靠摩擦力驅(qū)動玉米果穗轉(zhuǎn)動，線陣CCD相機從玉米果穗正對玉米果穗進行掃描拍攝，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間較長，效率較低。
[0004]綜上所述，亟需設(shè)計出一種能夠?qū)崿F(xiàn)歲玉米果穗考種參數(shù)進行全方位精確化測量的裝置和測量方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，以推動現(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)問題是如何實現(xiàn)對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量裝置，包括:傳送單元，豎直導管、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管的上端口相鄰，以使玉米果穗經(jīng)過所述第一傳送帶后進入所述豎直導管；
[0008]所述豎直導管，用于使玉米果穗呈豎直狀態(tài)落下，所述豎直導管的上端口直徑僅能容納單個穗玉米果穗通過；
[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)有第一開口，所述圖像采集箱體下表面中央設(shè)有第二開口，所述第一開口、第二開口沿豎直方向?qū)R；
[0013]所述若干攝像裝置位于所述圖像采集箱體內(nèi)部同一個水平面上，視線對準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，用于檢測玉米果穗落入所述圖像采集箱體的時間并發(fā)出開始圖像采集的信號；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)射的紅外線對準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環(huán)形LED光源，所述兩個環(huán)形LED光源分別位于所述第一開口下方和第二開口上方，且所述兩個環(huán)形LED光源與所述豎直導管的下端口沿豎直方向?qū)R。
[0017]優(yōu)選的，所述豎直導管上端口朝向所述第一傳送帶，且所述豎直導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:斜坡導軌和第二傳送帶；所述斜坡導軌位于所述第二開口下方，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算機，利用立體視覺方法，根據(jù)所述圖像采集單元傳送的玉米果穗的圖像信息對玉米果穗進行空間性狀測量，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管；
[0023]S2.所述豎直導管引導玉米果穗豎直落下；
[0024]S3.紅外觸發(fā)器檢測到果穗的落入時刻，即時向所述若干攝像裝置發(fā)出圖像采集信號，所述若干攝像裝置同時對玉米果穗進行拍照；
[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方法對玉米果穗進行空間性狀測量，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軌滾落的玉米果穗運送至果穗回收處。
[0027]本發(fā)明所公開的掉落式玉米果穗穗部性狀測量裝置及其測量方法，通過照明光源與攝像裝置組合，在玉米果穗掉落瞬間完成對玉米果穗全方位的三視圖像的采集，并以此計算得到玉米果穗的性狀信息，能夠?qū)崿F(xiàn)無損測量玉米果穗的穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)等常見性狀參數(shù)，測量結(jié)果更加精確、客觀、科學，測量速度快，提高了測量效率，對于實現(xiàn)全自動高速玉米育種有著重要的意義和參考價值。
【附圖說明】
[0028]通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明進行任何限制，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量方法的流程圖。
[0031]附圖標記:1、玉米果穗；2、第一傳送帶；3、豎直導管；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、斜坡導軌；9、第二傳送帶。
【具體實施方式】
[0032]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。
[0033]實施例1
[0034]如圖1所示，本發(fā)明掉落式玉米果穗I穗部性狀測量裝置的一個實施例，包括??傳送單元、豎直導管、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末端與豎直導管3的上端口相鄰，以使玉米果穗經(jīng)過第一傳送帶2后進入豎直導管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)有第一開口，圖像采集箱體4下表面中央設(shè)有第二開口第一開口和第二開口沿豎直方向?qū)R；圖像采集箱體4上表面中央的第一開口與豎直導管3下端口沿豎直方向?qū)R，玉米果穗I從豎直導管3下端口豎直落入圖像采集箱體4，以進行圖像采集。攝像裝置5位于所述圖像采集箱體4內(nèi)部同一個水平面上，視線對準所述圖像采集箱體4中心。優(yōu)選的，設(shè)置三個攝像裝置5，位于同一個水平面上，拍攝方向指向圖像采集箱體4中心，互相成120°角。三個攝像裝置5同時拍照，將玉米果穗I的三面圖像發(fā)送至控制處理單元進行處理?？蛇x的，可采用高速工業(yè)(XD相機，該系列工業(yè)相機采用幀曝光(XD作為傳感器。圖像質(zhì)量高，顏色還原性好。以保證動態(tài)采集中，可得到無變形的高質(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行處理。
[0037]圖像采集單元中的紅外觸發(fā)器6，用于檢測玉米果穗I落入所述圖像采集箱體4的時間并發(fā)出圖像采集信號。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)射不可見的紅外線光束，正對著接收器上相應(yīng)的接收窗口，當移動的物體從發(fā)射器和接收器之間經(jīng)過時，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，觸發(fā)下一設(shè)備。本實施例中，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)射的紅外線對準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)過預(yù)設(shè)好的玉米果穗I的下落路徑，當玉米果穗I從豎直導管3下端口豎直落入圖像采集箱體4中時，紅外光束被隔斷，致使接收器被觸