[发明专利]一种甘蔗根系构型的原位观测装置及其分析方法

权利要求书

1.一种甘蔗根系构型的原位观测装置，其特征在于，包括：

育苗装置，其用于培养甘蔗根系，该育苗装置包括：

培养容器，其顶部开口，该培养装置用于盛放培养液；以及

固定机构，其以能够拆卸的方式安装于所述培养容器内，所述固定机构包括育苗板、育苗管和根系分隔层，所述育苗板设置于所述培养容器的顶部开口处，所述育苗管安装于所述育苗板上，并向所述培养容器内延伸；所述根系分隔层安装于所述育苗板上且位于所述育苗管的下方，其中，所述根系分隔层包括支架和若干个分层网，所述支架的上端与所述育苗板连接，若干个所述分层网自下至上间隔地设置于所述支架上；

图像采集装置，其能够采集所述固定机构上的所述甘蔗根系的多个角度的图像，用于获取多个不同角度的所述甘蔗根系的图像信息；以及

图像分析处理设备，其用于分析和处理所述图像信息，根据所述图像信息构建所述甘蔗根系的三维构型图。

2.根据权利要求1所述的甘蔗根系构型的原位观测装置，其特征在于，所述图像采集装置包括：

固定框架，其呈长方体结构，该固定框架围成一能够容纳所述根系分隔层的腔体，且该固定框架的左侧面设置有一黑色幕布；

转盘，其以能够转动的方式安装于所述固定框架的顶部，且该转盘开设有一供所述根系分隔层穿过的第一通孔；

标尺盘，其安装于所述转盘上，该标尺盘上也开设有一供所述根系分隔层穿过的第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔上下对应设置，且该标尺盘上绕着其圆心分为24等份，所述育苗板能够搭靠在该标尺盘上；以及

摄像机，其架设于所述固定框架的右方且与所述黑色幕布左右相对设置，用于拍摄所述固定框架内的所述甘蔗根系的图像。

3.根据权利要求2所述的甘蔗根系构型的原位观测装置，其特征在于，所述幕布上设置有标尺，所述标尺的长度沿上下方向分布。

4.根据权利要求1所述的甘蔗根系构型的原位观测装置，其特征在于，所述支架包括四个螺杆，每个所述螺杆的上端与所述育苗板连接，且四个所述螺杆与所述育苗板的连接点的连线呈矩形状，每个所述分层网安装于四个所述螺杆之间并通过螺母紧固连接。

5.根据权利要求1所述的甘蔗根系构型的原位观测装置，其特征在于，所述育苗板由黑色的亚克力板制成。

6.根据权利要求1所述的甘蔗根系构型的原位观测装置，其特征在于，所述图像分析处理设备包括：

图像分离软件，其包括卷积神经网络，所述卷积神经网络能够将所述图像信息中的甘蔗根系分离出来，用于获取根系图像；

图像处理软件，其能够将所述根系图像进行裁剪、灰化处理、二值化处理和根系深度颜色渐变处理，用于获取根系颜色渐变图像；

图像分析软件，其能够对所述根系颜色渐变图像进行分析统计，用于获取根系形态和构建根系三维图像的根系数据信息；以及

三维重构软件，其能够根据所述根系形态和根系数据信息构建所述甘蔗根系的三维构型图。

7.一种如权利要求1所述的用于甘蔗根系构型的原位观测装置的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制作所述育苗装置；

(2)将甘蔗幼苗固定于所述育苗管中，并向所述培养容器注入营养液，以使甘蔗幼苗能够自然生长；

(3)制作所述图像采集装置，当甘蔗幼苗培育出甘蔗根系后，将所述固定机构从所述培养容器中取出，并安装于所述图像采集装置上，通过所述图像采集装置采集多个不同角度的所述甘蔗根系的图像信息；

(4)采用所述图像分析处理设备分析和处理所述图像信息，根据所述图像信息构建所述甘蔗根系的三维构型图。

8.根据权利要求7所述的用于甘蔗根系构型的原位观测装置的分析方法，其特征在于，步骤(4)中，所述图像分析处理设备包括图像分离软件、图像处理软件、图像分析软件以及三维重构软件；首先采用所述图像分离软件将所述图像信息中的甘蔗根系分离出来，获取根系图像；接着采用所述图像处理软件对所述根系图像进行裁剪、灰化处理、二值化处理和根系深度颜色渐变处理，用于获取根系颜色渐变图像；然后采用所述图像分析软件对所述根系颜色渐变图像进行分析统计，用于获取根系形态和构建根系三维图像的根系数据信息；最后采用所述三维重构软件根据所述根系形态和根系数据信息构建所述甘蔗根系的三维构型图。