[发明专利]一种户外高通量植物表型信息采集方法有效

专利信息
申请号: 202010119517.8 申请日: 2020-02-26
公开(公告)号: CN111323077B 公开(公告)日: 2023-01-13
发明(设计)人: 张慧春;杨琨琪;边黎明;郑加强;周宏平 申请(专利权)人: 南京林业大学
主分类号: G01D21/02 分类号: G01D21/02;G01D11/30;F16M11/04;F16M11/18;F16M11/36;G08C17/02;H04W4/02;H04W4/38
代理公司: 深圳市洪荒之力专利代理有限公司 44541 代理人: 李向丹
地址: 210037 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 户外 通量 植物 表型 信息 采集 方法
【说明书】:

一种户外高通量植物表型信息采集方法中的采集平台能够满足不同地点的野外(田块、林间)、植物不同生长时期、不同高度的植物的表型信息采集,位于四周的四根便携式可调节支撑杆上设置收拉悬索的悬索收放装置,通过悬索拉动植物表型信息采集装置,控制该装置采集获取植物的表型信息。集成控制中心的控制指令通过无线通讯方式发送给植物表型采集装置,植物表型采集装置按照选定的模式(定点悬停采集、逐块扫描采集、逐行扫描采集)采集目标植物表型数据,采集到的植物表型数据通过无线通讯方式发送给集成控制中心进行存储,实现了实时采集大规模植物的群体数据并实现高通量的表型参数采集。

技术领域

本发明涉及植物表型信息采集技术领域,更具体地说,涉及对于户外高通量植物表型信息采集方法。

背景技术

植物表型是指受基因和环境决定或影响的、能够反映植物细胞、组织、器官、植株和群体结构及功能特征的物理、生理和生化性状,包括生长、发育、耐性、抗性、生理、结构、产量等。植物表型具有复杂性、受环境影响多变及全程动态变化等特性,所包含的信息量和复杂程度已远远超出人们的预估。传统的表型信息依靠手工测量方式进行,具有样本量小,效率低,误差大,适应性差、连续性弱、破坏性强等缺点,已成为制约植物生物学研究包括遗传、生理的重要因素。高通量、自动化、高分辨率的植物表型信息采集平台对于加快植物改良和育种、提高产量和抗病虫害能力至关重要。

针对复杂的植物表型特征,要求我们集成自动化平台装备和信息化技术手段,系统、高效地获取植物表型信息,通过环境传感、无损成像、光谱分析、机器视觉和激光雷达等手段协同采集植物的表型数据。植物表型平台信息采集装备集成多个传感器,用于解析基因组信息,定量研究与生长、产量和适应生物或非生物胁迫相关的复杂性状,是采集植物高维、丰富表型数据集的重要途径,满足了填补基因组信息与植物表型可塑性之间空白的需要。

植物生长的真实环境是户外自然条件,户外种植的植物包括了农作物和林木,目前针对户外的高通量植物表型信息采集方法包括使用无人机和轨道搭载激光雷达或者高光谱相机来采集户外植物表型。使用无人机采集植物表型比较简单便捷,但是无人机的续航时间、载荷重量都大大限制了它的使用。而且,在多风、大风的条件下操作会导致很多问题发生,同时,无人机在运行过程中由于风扇转速高,在无人机下面的空气湍流会强烈影响冠层结构,对植物形态产生破坏。户外轨道式采集平台虽然运行平稳、获取信息快,但是占地面积大、灵活性低,而且轨道的安装会破坏土壤,影响植物正常生长,易受雨水等气象条件影响,维护成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的户外植物表型信息采集设备结构复杂、针对户外不同地点植物表型信息采集设备的缺失以及可能在采集过程中对植物形态产生影响的问题,提供了一种户外高通量植物表型信息采集平台。

它通过使用悬索结构搭载植物表型信息采集装置来实现对户外高通量植物的表型信息获取,通过悬索结构将可调节支撑杆上的悬索收放装置(如步进电机)与植物表型采集装置连接,可调节支撑杆高度通过伺服电动推杆的推动等方式进行调节,并通过法兰盘与可拆卸辐射式支架连接,实现在不同地点野外(田块、林间)的快速安装与拆卸,满足不同农林业场景下的植物表型采集需求。在户外建立虚拟的XYZ三维空间坐标,通过GPS与WI-FI无线通讯模块确定采集平台所在位置的坐标。采集平台上搭载高光谱相机、激光雷达、可见光相机、热成像仪,能够快速准确稳定的采集到植物的表型信息。本专利使用悬索结构减少占地面积,可调的拆卸结构方便了安装使用,降低了户外高通量植物表型信息采集平台对于植物生长的影响,融合多个采集设备实现植物生长全周期自动化、高通量地获取的植物表型信息。本专利采用了定点悬停采集、逐块扫描采集、逐行扫描采集,实现了对单株植物表型信息的定点采集和对大批量植株的表型信息采集。

为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:

一种户外高通量植物表型信息采集平台,包括,

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