[发明专利]一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪

说明书

一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪。本发明通过在作物栽培土壤内埋设根管，将旋转式图像监测仪设置在根管内，通过在图像监测仪外壳上设置相应的驱动模块和转动模块，从而在根管内实现360度多层次旋转式的图像获取效果。本发明可通过内窥式的图像获取方式，通过对不同位置不同拍摄角度下图像的拼接和处理，实时、动态、全天候地采集多种作物根系生长参数的数据和图像。

技术领域

本发明涉及作物根系表型获取技术领域，具体而言涉及一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪。

背景技术

作物表型是由基因与环境相互作用产生的部分或者全部可辨识的物理、生理和生化特征及性状，包括作物的结构、组成以及生长发育过程，其不仅反映了分子水平上的表达调控，同时反映了植物的生理生化、形态解剖、胁迫抗性等复杂性状。

作物育种领域中功能基因组学和基因技术的发展是粮食增产的最便捷和有效的手段。表型是作物基因的外部表达，是作物自身基因和外部环境共同作用的结果。因此，探索作物基因型、环境因素和作物表型特征、性状的之间关系变得尤为重要。

植物根系是植物的重要组成部分，具有非常重要的功能，如水分和养分的吸收与转运、有机物贮藏、植株锚定及与土壤互作等。植物根系发育情况对于许多植物研究工作至关重要,它关系着植物最佳处理时间的选择、处理前植物生长发育状态的一致性、处理过程中植物根系响应的及时反馈等一系列过程。由于土壤不可观测性的限制，根系表型性状的采集和分析已成为生物学及表型组学研究的重点和难点。根系表型采集的核心在于如何原位观察根系生长。

传统根系研究工作往往依赖于人工手动检测小样本植物根系的个别性状，因此数据量有限，效率低，难以开展植物根系多种性状的综合分析，且引入人为因素极易导致测量数据的误差，其可分析规模小、成本高、费时费力，缺乏规范性且测量精度较低。现有的根系表型获取技术已成为制约植物基因组功能分析和分子育种发展的瓶颈。随着植物基因组学研究和分子育种的快速发展，目前急需一种高通量、高精度和低成本的根系表型分析装置来满足获取与植物生长、产量、品质和对生物、非生物胁迫的耐受性等相关表型数据的需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，本发明利用埋设地下的根管提供运行轨道，将多组旋转式图像监测仪设置在对应不同根系深度的运行轨道中，驱动旋转式图像监测仪实现对作物根系表型数据的测量采样。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，所述的旋转式图像监测仪设置在埋设于作物栽培土壤内的根管中，沿根管内部移动，获取作物根系的表型图像，其包括：图像监测仪外壳，其主体为圆柱形结构；驱动模块，其设置在所述旋转式图像监测仪的一端，包括凸出于图像监测仪外壳侧壁表面的驱动轮，所述驱动轮的驱动方向平行于所述图像监测仪外壳的轴线方向；转动模块，其设置在所述旋转式图像监测仪的另一端，包括凸出于图像监测仪外壳侧壁表面的转动轮，所述转动轮的转动方向垂直于所述图像监测仪外壳的轴线方向；LED光源，其设置在所述旋转式图像监测仪的中部，所述图像监测仪外壳的中部至少部分设置为透明材质，所述LED光源透过透明材质的图像监测仪外壳照亮根管周围作物根系；图像获取装置，其设置在所述旋转式图像监测仪的中部，由转动模块驱动随图像监测仪外壳同步在根管内旋转而拍摄根管周围作物根系的图像。

可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述驱动轮和转动轮均分别包括沿所述图像监测仪外壳的周向均匀排布的多个。

可选的，上述任一的作物根系表型获取的360度多层次旋转式图像监测仪，其中，所述旋转式图像监测仪的另一端在转动模块之外还设置有激光雷达，所述激光雷达用于获取所述旋转式图像监测仪在根管中移动的距离和位置。