[发明专利]基于机器视觉的玉米果穗性状参数自动检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及玉米考种技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的玉米果穗性状参数自动检测装置。

背景技术

目前玉米考种一般采用人工测量的方法，获取考种所需的果穗性状参数：果穗长度、穗粗、秃顶长度、每行粒数、每穗粒数、穗重、秃顶率、出籽率、粒色。人工测量和目测，存在着速度慢、强度大、主观性强、误差大、适时性差费时费力常出错等缺陷，且一些特征还难以定量描述。目前国内外还不存在玉米考种的自动装置。

在相关文献中，较多研究基于图像处理技术，用图像的方式记录获取玉米的形态特征，对玉米的籽粒、幼苗、成株等不同时期进行考察。杨锦忠等人在两篇文献对玉米果穗的若干性状进行了初步的探讨和研究，其搭建的实验平台是800×630×660mm灯箱或者摄影棚，箱内表面贴双层黑布，安置四个卤素灯(12V、51W)，两个在上方，两个前向照明，将单果穗垂直悬挂于箱中央，绕穗中心轴依次旋转120度拍照，测量穗行数时，利用穗横断面外部轮廓，如图1(a)、1(b)所示。基于上述装置，利用采集到的图像主要考察的玉米果穗特征有：穗长、穗粗、穗型、穗顶色、穗轴色、穗行数、籽粒的排列形式、侧面积，穗周长，等圆直径，长轴长，短轴长等。这类装置仅完成图像采集，且采集图像时采用线悬挂的方法，不便进行旋转控制，借助其他软件进行参数提取，考察的玉米果穗性状参数相对较少，无法满足考种需要；该实验平台采集图像时，要在暗室中才能完成，外部条件要求较高，图像的处理部分要在计算机中借助其他软件才能完成，不便于自动获取；穗行数的获取需要利用穗横断面，需要破坏穗的完整性获取穗的横断面，费时费力；且只可以获取果穗的三个侧面图像，无法获取果穗的重量参数。

发明内容

(一)技术问题

本发明要解决的一个技术问题是：提供一种集图像采集、处理、显示于一体，且可以称重的玉米果穗性状检测装置。

本发明要解决的另一个技术问题是：增加玉米果穗性状检测装置可测量参数。

本发明要解决的再一个技术问题是：提高玉米果穗性状检测装置的测量效率、精度。

(二)技术方案

为达到所述目的，本发明提供了一种基于机器视觉的玉米果穗性状参数自动检测装置，该装置包括：图像采集模块，用于在接收到图像采集信号后采集待测玉米果穗旋转一周的每一行籽粒的图像，并将采集到的图像实时传送至控制处理模块；旋转称重模块，在接收到称重信号后测量待测玉米果穗的重量，在接收到旋转信号后带动待测玉米果穗旋转，并在开始旋转时向控制处理模块发送已旋转信号；控制处理模块，用于向所述旋转称重模块发送旋转信号以及称重信号，在接收到所述旋转称重模块发送的已旋转信号的同时，向所述图像采集模块发送图像采集信号，并对所述图像采集模块传送的图像进行处理，获得待测玉米果穗性状参数并实时显示。

其中，所述旋转称重模块包括：圆台，用于固定所述待测玉米果穗；升降台，在第一驱动电机驱动下升降，所述第一驱动电机与所述控制处理模块相连并接收所述控制处理模块发送的称重信号；压力传感器，设置在所述升降台上方第一设定位置处，与所述圆台连接，由所述升降台顶起至第二设定位置，并随所述升降台的下落而下落至所述第一设定位置，从而带动所述圆台的上升及下落，上升至所述第二设定位置处时将压力信号传送至所述控制处理模块；旋转台，用于在所述圆台处于所述第一设定位置时在第二驱动电机的驱动下带动所述圆台旋转，所述第二驱动电机与所述控制处理模块相连并接收所述控制处理模块发送的旋转信号。

其中，所述旋转台下表面设置有涡轮，所述涡轮通过蜗杆与所述第二驱动电机相连，在所述第二驱动电机驱动下，带动所述旋转台旋转。

其中，所述旋转台与所述圆台接触剖面呈倒梯形。

其中，所述圆台上设置有用于插入固定待测玉米果穗的顶针。

其中，所述圆台通过了连接杆与所述压力传感器固定连接。

其中，所述图像采集模块包括：线阵相机CCD，与所述控制处理模块相连；支架，用于固定所述线阵相机CCD。

(三)有益效果

本发明的装置集成了线阵CCD相机、控制处理模块、旋转称重模块，控制采集模块达到同步，便于精确控制旋转的角度，以便得到清晰的图像；采集结束后，控制处理模块将采集的图像进行实时处理，提取的果穗性状参数实时显示，便于观察；旋转称重模块内嵌压力传感器，实现了果穗重量参数的测量。

附图说明

图1(a)为利用现有技术的装置进行玉米果穗性状参数测量时采集到的玉米果穗横断面；

图1(b)为利用现有技术的装置进行玉米果穗性状参数测量时的籽粒行计数示意图；