[发明专利]基于微型CT的水稻分蘖性状无损测量装置及其测量方法

摘要

本发明公开了一种基于微型CT的水稻分蘖性状无损测量装置及其测量方法，本装置包括升降台、平移台以及载物旋转台等；本方法包括使用机械手将检测样品搬运至载物旋转台上等步骤。本发明由机械手完成搬运工作，通过微焦斑射线源、载物旋转台及平板探测器可以采集到检测样品的面阵列图像，再基于计算机系统可以实现检测样品的断层重建图像，通过机器视觉技术同时获取水稻分蘖的分蘖数、茎粗、茎壁厚、髓腔面积、总面积、分蘖角度等分蘖性状。

主权项

1.一种基于微型CT的水稻分蘖性状无损测量装置，包括升降台(5)、平移台(7)以及载物旋转台(6)，其特征在于还包括微焦斑射线源(3)，用于提供稳定X射线束；平板探测器(1)，用于采集平面阵列图像；计算机(4)，用于接收、处理并输出信息；射线源冷却装置(8)，用于对微焦斑射线源(3)进行冷却；PLC控制器(9)，用于控制载物旋转台(6)启动停止的时间和步进角度；所述平板探测器(1)设置在升降台(5)的上表面，所述载物旋转台(6)设置在平移台(7)上，所述PLC控制器(9)的一端通过串口与计算机(4)进行通信交互，所述PLC控制器(9)的另一端与载物旋转台(6)相连；还包括机械手(10)，用于将检测样品(2)在指定位置与载物旋转台(6)之间进行来回搬运；所述计算机(4)内置测量系统，所述测量系统包括：设备控制模块，用于通过计算机(4)发送指令给机械手(10)和PLC控制器(9)，控制机械手(10)完成搬运功能，控制PLC控制器(9)驱动载物旋转台(6)的伺服电机及驱动器，实现精确控制检测样品(2)的等间距间歇旋转；图像采集模块，每当检测样品(2)旋转一个角度后停止时，用于接收平板探测器(1)采集到的检测样品(2)图像，从而控制平板探测器(1)与载物旋转台(6)的协调运转；图像处理模块，用于对上述采集到的图像依次取同一行后组成正弦图，基于FBP算法进行断层图像重建，并对断层图像进行图像处理，最后将性状参数显示并存储；其中，基于微型CT的水稻分蘖性状无损测量装置的测量方法包括以下步骤：001、使用机械手(10)将检测样品(2)搬运至载物旋转台(6)上；002、保持微焦斑射线源(3)与平板探测器(1)静止不动，通过PLC控制器(9)控制载物旋转台(6)等间距间歇旋转，以便易于精确控制检测样品(2)的角度；003、平板探测器(1)在载物旋转台(6)间歇停止时采集图像并传输给计算机(4)；004、待完成一株检测样品(2)的所有角度采集后，由计算机(4)中的测量系统测量检测样品(2)的分蘖性状并存储，最后由机械手(10)将检测样品(2)放回指定位置；所述步骤004中检测样品(2)的分蘖性状包括：分蘖数量、分蘖角度、茎粗、茎壁厚、髓腔面积和总面积，具体测量方法包括以下步骤：041、用标准样品对微型CT成像系统的各项性能参数指标进行测试，同时，确定系统重建的各项参数；042、在上述系统各项性能参数标定完成的基础上，采集各个角度下的单个盆栽水稻投影图片，再选取同一高度下全角度线阵列图像并组成正弦图，基于FBP算法来获取质量较高的分蘖断层重建图像，FBP算法公式：其中为图像分布函数，D为射线源到旋转中心的距离，r、分别为极坐标下的长度和角度，β为射线源和旋转中心连线与Y轴间的夹角，q(s)为投影函数，b(s)为卷积函数，S为检测器上与射线张角所对应的距离，043、所述基于FBP算法的分蘖断层重建图像通过标准样品进行效果测试和修正，然后进行分蘖性状的测量与计算，最后将性状参数显示并存储。