[发明专利]一种透明根系栽培容器拍照系统

说明书

本发明涉及一种透明根系栽培容器拍照系统，包括成像区，所述成像区包括成像平台、旋转拍照装置、外管拍照相机和夹取移动组件；旋转拍照装置：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器内壁的根系进行成像；外管拍照相机：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器外壁的根系进行成像；夹取移动组件：用于将待观察的透明根系栽培容器从进样区运移至成像平台，将成像后的透明根系栽培容器从成像平台运移至出样区。本发明在成像区设置旋转拍照装置和外管拍照相机，实现对每个透明根系栽培容器内壁和外壁同时进行自动化成像，全方位、多角度、自动化实时监测获取作物根系图像。

技术领域

本发明涉及一种根系动态生长拍照系统，特别涉及一种透明根系栽培容器拍照系统。

背景技术

基因-环境-表型互作机理的研究需借助以大数据为核心的现代化信息技术。随着测序技术效率的提升以及成本的降低，作物基因组数据不断增长和完善；而当前表型信息获取技术滞后，导致其无法匹配庞大的基因组学数据，严重阻碍了育种进程。构建表型组信息无损、高效、系统性收集的自动化设备成为农学、植物生理学和遗传育种学等亟需解决的热点问题。

近年来，诸多学术机构和企业致力于表型测定平台的研发。目前，地上部表型测定技术较为成熟，大都基于“Plant-to-Sensor”的传送带运行模式并结合数字相机的360度成像来收集作物的表型信息。由于根系生长介质的不透明性及根系结构的复杂性，根系的观察和测定都十分困难。研究学者尝试采用X射线的计算机断层扫描法或核磁共振成像MRI等方法来测定土壤中根系，但这些方法由于低分辨率仅能获取有限的根系表型信息，另外还存在栽培容器小、通量低、耗时长、设备不可移动且价格昂贵等缺点。采用低成本的成像传感器获取根系图像是目前较为流行的根系测定方法。德国尤利西研究中心研发的GROWSCREEN-Rhizo可对窄根盒中的根系成像，但该方法只能获取部分碎片化根系表型信息，且在栽培根系较大的作物如须根系作物玉米等时，窄根盒限制了根系的生长空间，导致成像窗中根系重叠严重，获取的根系图像损失较多的根系表型信息。

综上所述，现存的根系表型测定平台只能获取较小的植株根系表型信息，且普遍存在通量低、设备成本高昂、空间利用率低等问题。另外，现存的表型测定平台无法高质量的获取须根系作物根系图像。基于传送带的运输方式其通量扩展容易实现，但其配套设备成本高昂，尤其对于超大型作物表型平台，全部配置传送系统的费用极高。采用模块化的拍照系统可以有效减少自动传送系统的配置数目，可大幅降低建造成本。因此，基于模块化的设计理念，全方位、多角度获取地下部作物表型信息为出发点，开发一套高通量、自动化的作物表型成像平台，从而满足规模化表型数据获取以及作物育种科学研究的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种透明根系栽培容器拍照系统，该系统能够满足高通量作物栽培、根系成像的要求，实现作物根系的高通量、全方位、多角度、自动化实时监测获取。

本发明的具体技术方案如下：

一种透明根系栽培容器拍照系统，包括成像区，所述成像区包括成像平台、旋转拍照装置、外管拍照相机和夹取移动组件；

旋转拍照装置：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器内壁的根系进行成像；

外管拍照相机：对成像平台上待观察的透明根系栽培容器外壁的根系进行成像；

夹取移动组件：用于将待观察的透明根系栽培容器从进样区运移至成像平台，将成像后的透明根系栽培容器从成像平台运移至出样区。

优选的，所述透明根系栽培容器包括栽培底座、栽培容器本体、遮光盖和遮光罩；

所述栽培容器本体包括透明内筒、透明外筒和透明顶盖，透明外筒上下开放，所述透明内筒和透明外筒相互嵌套并固定在栽培底座上，透明内筒的顶部设置透明顶盖，透明内筒和透明外筒之间形成根系环形栽培空间，在根系环形栽培空间的上方设置遮光盖，栽培底座上开设有与所述透明内筒的内腔连通的中心孔，栽培底座的下方设有接水盒；