闊葉植物葉脈測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及植物的葉脈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種闊葉植物葉脈測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]植物葉子的葉脈是葉子的重要器官，對于判斷植物的發(fā)育和生長狀態(tài)具有重要的作用。葉子與葉莖相連的葉脈，稱為主脈，它的寬度在0.5-2_之間，是葉子從根部獲得營養(yǎng)和水份的唯一通道；主脈的另一端到達(dá)葉子的頂端，從正面看，主脈是一條淺綠的細(xì)線(葉子的其它部分顏色較之更深)，稍稍呈弧線(近似于直線)；從葉子背面看，主葉脈突起約0.1mm-1mm,顏色與葉子的其它部分顏色反差不大?，F(xiàn)有的方法是通過攝像機(jī)直接獲取葉子圖像并通過計(jì)算機(jī)程序分析色差識別葉脈。但由于葉脈和葉面的顏色相近，并且葉脈與葉子的色差并不一定是均勻不變的，往往難以準(zhǔn)確識別，使其實(shí)際應(yīng)用的效果受到很大的局限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有的不足，而提供一種闊葉植物葉脈測量儀，獲得清晰的葉脈結(jié)構(gòu)圖像，準(zhǔn)確地識別葉脈的位置以及估計(jì)葉脈的長度和寬度，有效應(yīng)用于葉脈相關(guān)的科學(xué)研宄。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:一種闊葉植物葉脈測量儀，主要包括用于放置葉片的可移動平臺，所述可移動平臺上方設(shè)置有遮光盒，所述遮光盒與支架相連接，所述遮光盒頂部設(shè)置有用于改變遮光盒內(nèi)部亮度的照明燈，所述可移動平臺上方設(shè)置有攝像機(jī)、帶狀光源，所述攝像機(jī)通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連接。
[0005]進(jìn)一步，所述可移動平臺下方設(shè)置有支撐輪，所述支撐輪設(shè)置于水平導(dǎo)軌上，可移動平臺通過絲桿驅(qū)動沿水平導(dǎo)軌做直線運(yùn)動，所述絲桿與步進(jìn)電機(jī)相連接，所述絲桿與計(jì)算機(jī)相連接，所述可移動平臺一側(cè)設(shè)置有攝像機(jī)固定臂，通過攝像機(jī)固定臂將攝像機(jī)固定于可移動平臺正上方中心位置。
[0006]進(jìn)一步，所述絲桿設(shè)置為滾珠絲桿。
[0007]進(jìn)一步，所述帶狀光源主要由外殼、射光孔、管狀燈組成，所述外殼內(nèi)安裝有管狀燈，所述管狀燈與射光孔對接，所述射光孔內(nèi)壁采用半透明材料覆蓋。
[0008]進(jìn)一步，所述可移動平臺上表面設(shè)置有用于固定葉片的固定夾。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用了葉脈在葉子背面的凸起形狀在該光照環(huán)境下照射區(qū)邊沿發(fā)生位移的特性，通過攝像機(jī)獲取帶狀光照射葉子后形成的圖像，經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序識別帶狀光邊沿的位移部位，計(jì)算出照射區(qū)邊沿位移量，通過位移量大于臨界值來識別葉脈的位置，通過呈直角對射雙帶狀光照射葉子后擴(kuò)大帶狀光在凸起部位形成的位移量等于單束帶狀光產(chǎn)生的位移的2倍，提高識別的準(zhǔn)確性，通過步進(jìn)電機(jī)控制雙帶狀光掃描路徑，獲得位移部位的連續(xù)性、延伸方向等特征。本發(fā)明對闊葉植物具有普遍的適用性，可較快捷、便捷的獲得清晰的葉脈結(jié)構(gòu)圖像，準(zhǔn)確地識別葉脈的位置以及估計(jì)葉脈的長度和寬度，有效應(yīng)用于葉脈相關(guān)的科學(xué)研宄。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明側(cè)視圖；
[0012]圖3為帶狀光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為可移動平臺結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5為單束帶狀光照射葉脈在可移動平臺俯視效果圖；
[0015]圖6為雙束帶狀光照射葉脈在可移動平臺俯視效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，一種闊葉植物葉脈測量儀，主要包括用于放置葉片的可移動平臺1，所述可移動平臺I臺面顏色設(shè)置為白色，臺面長寬高尺寸分別為300mm*120mm*5mm，所述可移動平臺I上方設(shè)置有遮光盒2，所述遮光盒2底部空心，用于遮擋外部光線，所述遮光盒2與支架3相連接，所述遮光盒2頂部設(shè)置有用于改變遮光盒2內(nèi)部亮度的照明燈4，所述可移動平臺I上方設(shè)置有攝像機(jī)5、帶狀光源6，所述攝像機(jī)5通過USB接口與計(jì)算機(jī)7相連接，用于圖像采集。
[0018]如圖2所示，所述可移動平臺I下方設(shè)置有支撐輪8，所述支撐輪8設(shè)置于水平導(dǎo)軌9上，可移動平臺I通過絲桿10驅(qū)動沿水平導(dǎo)軌9做直線運(yùn)動，所述絲桿10與步進(jìn)電機(jī)11相連接，所述絲桿10與計(jì)算機(jī)7相連接，通過絲桿10的驅(qū)動可使可移動平臺I沿X-Y兩個垂直方向在水平面內(nèi)運(yùn)動，所述可移動平臺I 一側(cè)設(shè)置有攝像機(jī)固定臂12，通過攝像機(jī)固定臂12將攝像機(jī)5固定于可移動平臺I正上方中心位置，所述絲桿10設(shè)置為滾珠絲桿。
[0019]如圖3所示，所述帶狀光源6主要由外殼、射光孔14、管狀燈15組成，所述外殼內(nèi)安裝有管狀燈15，所述管狀燈15與射光孔14對接，使得其內(nèi)部光線通過射光孔14射出，所述管狀燈15優(yōu)選功率為5-8w的白光燈，所述射光孔14內(nèi)壁采用半透明材料覆蓋，用于吸收散射光線使帶狀光邊緣辨識度更高。所述帶狀光源6左右各設(shè)置一個，所產(chǎn)生的帶狀光以與水平面成45°夾角投向可移動平臺1，并在可移動平臺I上形成光照矩形射區(qū)16。
[0020]如圖4所示，所述可移動平臺I上表面設(shè)置有用于固定葉片的固定夾13。
[0021]如圖5、6所示，在帶狀光源6的照射下，在可移動平臺I上形成的光照矩形射區(qū)16為矩形，在葉脈17上形成的光照矩形射區(qū)16為弧形。
[0022]本發(fā)明產(chǎn)品的工作原理如下，本發(fā)明針對性地設(shè)計(jì)了一種呈直角對射雙帶狀光照場景，利用了葉脈在葉子背面的凸起形狀在該光照環(huán)境下照射區(qū)邊沿發(fā)生位移的特性，通過特定位置的攝像機(jī)獲取帶狀光照射葉子后形成的圖像，經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序識別帶狀光邊沿的位移部位，計(jì)算出照射區(qū)邊沿位移量，通過位移量大于臨界值來識別葉脈的位置。此外，通過呈直角對射雙帶狀光照射葉子后擴(kuò)大帶狀光在凸起部位形成的位移量等于單束帶狀光產(chǎn)生的位移的2倍，提高識別的準(zhǔn)確性。此外，通過步進(jìn)電機(jī)控制雙帶狀光掃描路徑，獲得位移部位的連續(xù)性、延伸方向等特征。通過這些特征準(zhǔn)確地識別葉脈的位置以及估計(jì)葉脈的長度和寬度。由于有效地利用葉脈的三維特征，本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有葉脈識別方法中因?yàn)樯畈幻黠@造成的葉脈位置識別不準(zhǔn)確，葉脈寬度估計(jì)不準(zhǔn)確等難題。
[0023]本發(fā)明產(chǎn)品在使用過程中，當(dāng)從前后以45度角度各投射一束帶狀的光時，在葉子的有葉脈的地方光照區(qū)會形成凹進(jìn)/凸出的波浪形狀邊緣，而在無葉脈的部位，則光照區(qū)基本上是直線形的。通過攝像機(jī)從垂直俯視角度獲取視頻圖像，并將獲取的視頻圖像傳送給計(jì)算機(jī)，再通過識別程序識別出光照區(qū)邊緣上凹進(jìn)/凸出的波浪形狀邊緣并記錄其時間和位置；通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動平臺沿Y方向移動，則該凸出點(diǎn)會沿著該葉脈的中心線向Y方向移動，因此，可以跟蹤并通過計(jì)算機(jī)程序估算主葉脈長度和平均寬度，二級葉脈數(shù)量、平均分布間隔、平均長度、平均寬度等特征。
[0024]本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種闊葉植物葉脈測量儀，主要包括用于放置葉片的可移動平臺(1)，其特征在于:所述可移動平臺(I)上方設(shè)置有遮光盒(2)，所述遮光盒(2)與支架(3)相連接，所述遮光盒(2)頂部設(shè)置有用于改變遮光盒(2)內(nèi)部亮度的照明燈(4)，所述可移動平臺(I)上方設(shè)置有攝像機(jī)(5)、帶狀光源￠)，所述攝像機(jī)(5)通過USB接口與計(jì)算機(jī)(7)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的闊葉植物葉脈測量儀，其特征在于:所述可移動平臺(I)下方設(shè)置有支撐輪(8)，所述支撐輪(8)設(shè)置于水平導(dǎo)軌(9)上，可移動平臺(I)通過絲桿(10)驅(qū)動沿水平導(dǎo)軌(9)做直線運(yùn)動，所述絲桿(10)與步進(jìn)電機(jī)(11)相連接，所述絲桿(10)與計(jì)算機(jī)(7)相連接，所述可移動平臺(I) 一側(cè)設(shè)置有攝像機(jī)固定臂(12)，通過攝像機(jī)固定臂(12)將攝像機(jī)(5)固定于可移動平臺(I)正上方中心位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的闊葉植物葉脈測量儀，其特征在于:所述絲桿(10)設(shè)置為滾珠絲桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的闊葉植物葉脈測量儀，其特征在于:所述帶狀光源(6)主要由外殼、射光孔(14)、管狀燈(15)組成，所述外殼內(nèi)安裝有管狀燈(15)，所述管狀燈(15)與射光孔(14)對接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的闊葉植物葉脈測量儀，其特征在于:所述射光孔(14)內(nèi)壁采用半透明材料覆蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的闊葉植物葉脈測量儀，其特征在于:所述可移動平臺(I)上表面設(shè)置有用于固定葉片的固定夾(13)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種闊葉植物葉脈測量儀，主要包括用于放置葉片的可移動平臺，所述可移動平臺上方設(shè)置有遮光盒，所述遮光盒與支架相連接，所述遮光盒頂部設(shè)置有用于改變遮光盒內(nèi)部亮度的照明燈，所述可移動平臺上方設(shè)置有攝像機(jī)、帶狀光源，所述攝像機(jī)通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連接，所述可移動平臺下方設(shè)置有支撐輪，所述支撐輪設(shè)置于水平導(dǎo)軌上，可移動平臺通過絲桿驅(qū)動沿水平導(dǎo)軌做直線運(yùn)動，所述絲桿與步進(jìn)電機(jī)相連接，所述絲桿與計(jì)算機(jī)相連接。本發(fā)明對闊葉植物具有普遍的適用性，可較快捷、便捷的獲得清晰的葉脈結(jié)構(gòu)圖像，準(zhǔn)確地識別葉脈的位置以及估計(jì)葉脈的長度和寬度，有效應(yīng)用于葉脈相關(guān)的科學(xué)研究。
【IPC分類】G01B11-00, G01B11-02
【公開號】CN104848788
【申請?zhí)枴緾N201510254670
【發(fā)明人】唐少先, 左志平, 柏連陽
【申請人】唐少先
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月19日