[发明专利]玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法，包括支撑框架、旋转盘、步进电机、图像采集组件、标定板组件、电子衡器以及计算机，标定板组件包括水平标定板和竖直标定板，旋转盘设于水平标定板安装孔内，图像采集组件、步进电机、电子衡器分别与计算机连接；图像采集组件采集倾斜摄影图像并传输给计算机，通过透视变换，从倾斜摄影图像分别计算得到垂直正拍视图图像和水平正拍视图图像，用垂直正拍视图图像计算玉米籽粒轮廓的长轴和短轴，用水平正拍视图图像计算玉米籽粒的厚度，获得玉米籽粒的三维参数。本发明能够有效结合倾斜摄影技术、旋转试验装置以及机器视觉技术，从而快速、准确的测量玉米籽粒的三维参数。

技术领域

本发明涉及农产品测量技术领域，特别涉及一种玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法。

背景技术

玉米作为我国的重要主粮，其品种特性分析判断是农业生产和科研中的重要课题。考种作业即是通过技术手段考查其品种特征特性。研究人员基于计算机视觉技术结合机械、电子等手段针对玉米考种问题已经有一些理论分析及系统实现。针对玉米在穗和脱穗两种状态，这些系统分成两种类型的考种模式。其一是针对玉米在穗的考种，主要是玉米还未脱穗前，对玉米穗进行整穗考查，其考查参数包括穗长、穗粗、穗行数、行粒数、秃尖程度、穗重等；其二是针对玉米种粒的考种，即在玉米从穗上脱粒之后，对玉米种粒进行单独或批量考查，其考查参数包括种粒的长、宽、周长、面积、千粒重等。相对于传统的基于游标卡尺、卷尺、天平等手工考种而言，采用自动化考种系统在速度、客观性等方面都有较大的技术进步。

目前，现有技术中已经实现的考种方法和系统，还没有能对玉米种粒的长度、宽度和厚度等三维特征同时进行有效获取和分析的解决方案。虽然，现有技术中在穗玉米考种系统可通过旋转玉米穗的方法，用图像处理技术获取每一个种粒的厚度，但是由于种粒还在穗，因此无法通过无损的方法获取其长度和宽度；而基于脱穗后的种粒考种方法虽能方便地通过图像处理技术获取种粒的长和宽等参数，但是现有技术中还没有能获取其厚度参数的解决方案，其主要原因是现有采取正面拍摄玉米种粒的方法，获取不了厚度信息。

因此，需要提供一种能够有效结合倾斜摄影技术、旋转试验装置以及机器视觉技术，从而快速、准确的测量玉米籽粒的三维参数的玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法，能够有效结合倾斜摄影技术、旋转试验装置以及机器视觉技术，从而快速、准确的测量玉米籽粒的三维参数。

本发明的玉米籽粒三维参数测量装置，包括支撑框架、用于放置玉米籽粒的旋转盘、用于驱动旋转盘转动的步进电机、用于采集玉米籽粒图像信息的图像采集组件、用于为图像采集组件提供空间信息和标定信息的标定板组件、用于称量玉米籽粒千粒重的电子衡器以及计算机，所述标定板组件包括固定在支撑框架顶部的水平标定板和垂直设置在水平标定板上的竖直标定板，所述旋转盘设置于水平标定板上设有的安装孔内，所述步进电机和电子衡器位于水平标定板下方，所述图像采集组件、步进电机、电子衡器分别通过数据传输线与计算机连接。

进一步，所述竖直标定板以可拆卸的方式固定在水平标定板上。

进一步，所述水平标定板一侧边缘设有插槽，竖直标定板一侧设有与插槽配合的插销。

进一步，所述水平标定板上的安装孔为圆形孔，所述旋转盘为圆形，且旋转盘的直径与安装孔的直径相等。

进一步，所述水平标定板上设有外接于安装孔的正方形标定框，该正方形标定框的横向两侧与安装孔的切点处以及正方形标定框的各顶点处分别设有标定点；所述竖直标定板上设有黑白棋盘格标定区域，所述黑白棋盘格标定区域的宽度与正方形标定框的边长相等，且黑白棋盘格标定区域底部边缘与水平标定板顶面重合。

进一步，所述图像采集组件包括高清相机和用于支撑高清相机的三脚架，所述三脚架顶部设置有用于调节高清相机倾斜角度的云台，所述高清相机安装在云台上，且高清相机的高度高于水平标定板。