[发明专利]一种户外高通量植物表型信息采集方法

权利要求书

1.一种户外高通量植物表型信息采集方法，其特征在于：包括，

植物表型信息采集装置，所述植物表型信息采集装置包括采集平台、Wi-Fi无线通讯模块、微处理器、高光谱相机、激光雷达、可见光相机、热成像仪、GPS定位模块、风速传感装置，所述的高光谱相机、激光雷达、可见光相机、热成像仪都与微处理器电连接，且都设置在采集平台的下方，朝向地面方向，用于采集植物表型信息；GPS定位模块、风速传感装置位于采集平台上；

集成控制中心，包括意法半导体32位系列微控制器芯片、交互触摸屏、能够与Wi-Fi无线通讯模块进行通讯的无线路由器、电池，所述的集成控制中心对户外高通量植物表型信息采集平台进行控制以及对采集到的表型数据进行存储；

可调节支撑杆，至少三个，支撑在地面上，每个可调节支撑杆上部设置一个悬索收放装置；悬索收放装置具有与无线路由器进行通讯的第二无线通讯模块，采集平台上部与各悬索收放装置之间以悬索相连，悬索收放装置在第二无线通讯模块收到的集成控制中心发出的指令的控制下动作，以调节悬索长度；

所述的一种户外高通量植物表型信息采集方法中还包括太阳能电池板，太阳能电池板位于所述可调节支撑杆的顶端，可调节支撑杆内部具有蓄电池，太阳能电池板的电能输出端与蓄电池相连；

所述的一种户外高通量植物表型信息采集方法还包括与可调节支撑杆数量相同的可折叠辐射式支架；所述可折叠辐射式支架由支撑盘、固定套、立杆、至少三个支架腿组成，每个支架腿是由一号连杆、二号连杆、三号连杆构成四连杆结构，一号连杆上端铰接在支撑盘上，一号连杆通过二号连杆与三号连杆中部铰接，三号连杆一端与固定套铰接，三号连杆一端支撑在地面上；立杆上下两端分别与支撑盘和固定套连接；每个可调节支撑杆下端与一个支撑盘上端相连；

立杆周向可转动但轴向不可移动地设置在固定套内，立杆上端与支撑盘以螺纹配合，转动立杆时，支撑盘沿立杆轴向上下移动；

采集平台上部周向设置有多个滚轮，悬索收放装置为固定在可调节支撑杆上的步进电机，每根绕过滚轮的悬索一端卷绕在步进电机输出轴上，另一端固定在可调节支撑杆或步进电机壳体上；

可调节支撑杆包括两根在电动推杆的驱动下可以相对轴向移动的伸缩杆，控制电动推杆的控制器和与无线路由器进行通讯的第三无线通讯模块相连；

包括以下步骤：

步骤一、把调节支撑杆支撑在地面上，将悬索收放装置固定在可调节支撑杆上，把悬索分别与悬索收放装置和植物表型信息采集装置相连；

步骤二、通过集成控制中心上的交互触摸屏输入指令给意法半导体32位系列微控制器芯片，意法半导体32位系列微控制器芯片将指令处理以后通过无线路由器、第三无线通讯模块发送给电动推杆，通过电动推杆动作对可调节支撑杆的高度进行调节；

步骤三、通过GPS定位模块与WI-FI无线通讯模块定位位置，即户外XYZ的坐标位置；微处理器将位置信息通过WI-FI无线通讯模块发送到集成控制中心，集成控制中心接受到户外高通量植物表型信息采集平台的位置信息后，再根据目标区域的位置坐标通过无线路由器、第二无线通讯模块发送指令给悬索收放装置；

步骤四、悬索收放装置动作，调节悬索的收放长度，从而控制植物表型信息采集装置到达指定位置；通过可调节支撑杆上的作为悬索收放装置的步进电机来控制悬索的收放长度的具体过程为，通过集成控制中心将指令发送给步进电机，步进电机根据植物表型信息采集装置需要到达的坐标位置控制悬索的伸缩长度，步进电机的速度通过PID控制算法控制，以确保运行的稳定性；

步骤五、根据采集方式，然后使用植物表型信息采集装置上的高光谱相机、激光雷达、可见光相机、热成像仪同时对户外植物进行表型信息采集；

采集方式包括定点悬停采集、逐块扫描采集和逐行扫描采集，具体过程为，

定点悬停采集：适用于单株植物的表型信息采集，植物表型信息采集装置按照集成控制中心的位置控制指令到达指定位置并悬停在该指定位置，当植物表型信息采集装置稳定以后对目标地区的植物进行表型信息采集；可见光相机采集图像用于获取尺寸、株型、几何结构、绿度信息，高光谱相机采集图像用于获取植物水分状况及健康指数信息，热成像仪采集图像用于获取冠层或叶片温度信息，激光雷达采集植物的三维点云从而获取植物的郁闭度、叶面积指数、生物量信息；

逐块扫描采集、逐行扫描采集：适用于大范围植物的快速表型数据采集，植物表型信息采集装置按一定的移动速度在给定区域按逐行扫描模式匀速移动，可见光相机连续采集植物表型图像，通过尺度不变特征变换算法识别植物并提取表型信息；

步骤六、采集到的植物表型信息数据通过WI-FI无线通讯模块发送给集成控制中心，集成控制中心对接受到的植物表型信息进行分析并储存。