[发明专利]一种田间高通量作物表型监测系统及方法

权利要求书

1.一种田间高通量作物表型监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：设置一田间高通量作物表型监测系统，该监测系统包括：平台（2），用于搭载传感器及相关设备；定位机构（4），安装在所述平台（2）上，用于定位所述平台（2）运动轨迹；成像机构（5），安装在所述平台（2）上，用于扫描和拍摄作物图像；控制机构（3），安装在所述平台（2）上，用于控制整个监测系统；所述定位机构（4）包括：支架（41），所述支架（41）平行安装在所述平台（2）上；连接横梁（42），水平连接在所述支架（41）的顶部；GPS天线（43），所述GPS天线（43）分别安装在所述支架和连接横梁结合处（41）的顶端；GPS基站（1），由所述GPS基站（1）和GPS天线（43）传输的所述平台（2）的位置信息；由此，通过RTK-GPS获取当地的地理位置，对应所述GPS基站（1）中的位置点，所述定位机构（4）准确定位所述平台（2）的位置信息及运动轨迹；所述成像机构（5）包括：安装轴（54），水平连接在所述连接横梁（42）下方的所述支架（41）之间；LiDAR（51），所述LiDAR（51）通过第一搭载板安装在所述安装轴（54）上；多光谱相机（52），所述多光谱相机（52）通过第二搭载板安装在位于所述LiDAR（51）内侧的所述安装轴（54）上；可见光相机（53），一个所述可见光相机（53）安装在所述安装轴（54）的中间位置，另两个所述可见光相机（53）分别安装在位于所述多光谱相机（52）内侧的所述第二搭载板上且亦对称设置；

步骤二：通过RTK-GPS获取当地的地理位置，对应GPS基站（1）中的位置点，定位机构（4）准确定位平台（2）的位置信息及运动轨迹；

步骤三：在PC端安装Pheno系统，并使Pheno系统与控制机构（3）相匹配，平台（2）在田块中运动轨迹实时显示在Pheno系统界面；

步骤四：平台（2）运动过程中，操作Pheno系统控制成像机构（5）进行定位定点拍摄，根据平台（2）在田块中的运动轨迹，获得田块编号序列，匹配实际田块编号信息；

步骤五：通过操作Pheno系统，设定LiDAR（51）的扫描模式，设定多光谱相机（52）和可见光相机（53）的拍摄模式，按照定位定点拍摄中平台（2）的运动轨迹，在运动轨迹区域内，LiDAR（51）实时获取作物三维点云数据，同时多光谱相机（52）和可见光相机（53）定点拍摄、实时连续监测作物光谱波段和作物表型，并将这些原始数据压缩保存到Pheno系统中；

步骤六：通过分析软件，解压缩各传感器获取的原始数据，并提取感兴趣的作物表型性状，具体包括以下步骤：

步骤1：通过压缩软件，解压LiDAR（51）、多光谱相机（52）和可见光相机（53）获取的原始数据；

步骤2：LiDAR （51）获取的作物三维点云数据，通过一维光传输模型，反演作物冠层的叶面积指数和光截获信息；

步骤3：多光谱相机（52）获取的作物光谱波段数据，通过耦合的冠层光传输和叶片光传输模型，实现对叶绿素含量的反演；

步骤4：解压缩可见光相机（53）获取的作物表型数据，然后对无效和有效信息进行分类，提取感兴趣的叶片数据。

2.根据权利要求1所述的田间高通量作物表型监测方法，其特征在于，在Pheno系统中设定平台（2）的运动速度，若运动速度超过设定值，可在Pheno系统界面实时反馈，并将平台（2）速度调整为设定值范围内。

3.根据权利要求1所述的田间高通量作物表型监测方法，其特征在于，在Pheno系统中设定LiDAR （51）扫描高度，若扫描作物图像超过设定阈值，可在Pheno系统界面实时反馈，需重新修改设置扫描高度，并再次扫描。

4.根据权利要求1所述的田间高通量作物表型监测方法，其特征在于，所述平台（2）为由多个支架套接组成的对称结构，所述支架上开设有多个用于固定各支架连接轴的安装孔；所述平台（2）为自动化、半自动化或人力平台，所述平台（2）的底部还安装有行走轮。

5.根据权利要求4所述的田间高通量作物表型监测方法，其特征在于，所述控制机构（3）与所述GPS天线（43）、LiDAR （51）、多光谱相机（52）和可见光相机（53）连接，以定位所述平台（2）的位置信息和控制所述LiDAR（51）的扫描模式以及所述多光谱相机（52）和可见光相机（53）的拍摄模式。