專利名稱：葉片測量裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物測量領(lǐng)域，尤其涉及一種植物葉片測量裝置及其方法。
背景技術(shù)：
葉片是植物的重要營養(yǎng)器官，其外觀變化可以反映出植物的營養(yǎng)狀況以及病蟲害 情況，所以普遍把葉片作為反映植物內(nèi)部信息的一個重要外部信息源。因此，測量葉片參數(shù) 及其圖像對植物研究起著非常重要的作用。目前通常采用平板式掃描儀來測量植物葉片，但是需要把葉片摘下來進(jìn)行測量， 同時還需要配合使用高精度的標(biāo)準(zhǔn)物體作為參照，這樣不僅破壞了植株結(jié)構(gòu)，還容易影響 測量的精度。另一種常見的植物葉片測量裝置是由美國CID公司生產(chǎn)的CI-210手持式植物成 像儀和CI-203便攜式激光葉面積儀。這兩款產(chǎn)品不需要把葉片摘下來進(jìn)行測量，但是在測 量過程中，需要手持CI-210或CI-203夾住待測葉片的葉柄部分，然后保持這個姿勢朝葉尖 勻速移動，從而完成對整個葉片的掃描，獲得最終的測量信息。由于葉面通常不光滑，很難 保持勻速運(yùn)動，尤其在測量較大的長形葉片時，更為困難。對于某些葉片，例如小麥，從葉柄 部分開始掃描十分不便，需要從葉尖部分開始掃描。此外，CI-210可以把測出的圖像信息 存儲到內(nèi)存卡里，但不能現(xiàn)場顯示葉片的外表特征信息，如長、寬、面積、周長等。CI-203雖 然可以現(xiàn)場顯示葉片的外表特征信息，但不能測量圖像信息。目前，還有一種常用的測量植物葉片的方法，也就是采用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行測量，雖然 該方法可以不破壞植株結(jié)構(gòu)，但需要對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，而且嚴(yán)格要求被測葉片和標(biāo)準(zhǔn)物體 必須同時拍攝，這存在很多影響測量精度的因素。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有葉片測量裝置不能自動卷入整個待測葉片 進(jìn)行測量的不足；同時，也克服了現(xiàn)有葉片測量裝置只能從葉柄部分開始采集掃描，而不能 從葉尖部分開始采集掃描的不足；并且，克服了現(xiàn)有葉片測量裝置不能同時顯示被測葉片 的參數(shù)并存儲被測葉片的圖像的不足。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種葉片測量裝置，包括上蓋、底板、手柄、葉片 自動卷入單元、葉片卡住處理單元、葉片信息采集單元、葉片信息處理單元以及葉片信息輸 出單元，其特征在于，所述葉片自動卷入單元包括電機(jī)、齒輪組、傳動軸和滾輪，由所述電機(jī) 驅(qū)動齒輪組，所述齒輪組通過傳動軸驅(qū)動所述滾輪，所述滾輪轉(zhuǎn)動，從而卷入待測葉片。其中，所述底板的一端與所述上蓋靠近所述手柄底部的一端活動連接，所述底板 的另一端與所述上蓋之間保持一定間隙，所述間隙用于容納所述待測葉片的葉尖或葉柄。其中，所述底板的上表面設(shè)置有彈性膜。
其中，所述葉片卡住處理單元包括擋板、與所述擋板的上端連接的彈簧以及與所 述擋板的下端連接的滾筒。其中，所述葉片信息采集單元包括第一子采集單元，所述第一子采集單元包括圖 像傳感器、與所述圖像傳感器配合使用的光源和透明薄膜。其中，所述葉片信息采集單元進(jìn)一步包括第二子采集單元，所述第二子采集單元 包括光柵輪，所述光柵輪的下部與所述齒輪組嚙合，所述光柵輪的上部與光電二極管對連 接。其中，所述葉片信息處理單元包括電路控制模塊，用于處理所述葉片信息采集單 元所采集的葉片信息，以及控制葉片參數(shù)的顯示以及葉片圖像的保存。其中，所述葉片信息輸出單元包括位于所述上蓋上的顯示屏、內(nèi)存卡插槽或數(shù)據(jù) 線接 口。本發(fā)明還提供一種葉片測量方法，包括以下步驟Sl 將葉尖或葉柄放入上蓋與底板之間的間隙內(nèi)并接觸到滾輪；S2 當(dāng)滾輪正轉(zhuǎn)時，從葉柄部分把整個葉片自動卷入葉片測量裝置，同時采集葉片 信息；當(dāng)滾輪反轉(zhuǎn)時，從葉尖部分把整個葉片自動卷入葉片測量裝置，同時采集葉片信息；S3 采集完畢后，顯示葉片的參數(shù)信息，存儲葉片的圖像信息。其中，如果葉片在自動卷入過程中被卡住，擴(kuò)大上蓋與底板之間的間隙。(三)有益效果本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下有益效果可以自動把整個待測葉片卷入其中進(jìn) 行測量。此外，可以從葉尖部分開始自動卷入，進(jìn)行采集掃描；也可以從葉柄部分開始自動 卷入，進(jìn)行采集掃描。不僅可以顯示被測葉片的參數(shù)，也可以存儲被測葉片的圖像。其結(jié)構(gòu) 簡單、外形小巧、便于攜帶。


圖1為本發(fā)明葉片測量裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的左視圖；圖3為本發(fā)明葉片測量裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明葉片測量方法的流程圖；其中1 內(nèi)存卡插槽；2 顯示屏；3 分辨率調(diào)節(jié)按鈕；4 開始采集按鈕；5 顏色 選擇按鈕；6 電池；7 電機(jī)；8 齒輪組；9 電路控制模塊；10 擋板；11 底板；12 透明薄 膜；13 光源；14 圖像傳感器；15 滾輪；16 傳動軸；17 葉片卡住處理按鈕；18 彈簧；19 滾筒；20 上蓋；21 數(shù)據(jù)線接口 ；22 手柄；23 彈性膜；24 光柵輪；25 光電二極管對。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施 例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1所示，為本發(fā)明葉片測量裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1所示的本發(fā) 明葉片測量裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖的左視圖。如圖3所示，為本發(fā)明葉片測量裝置的外部 結(jié)構(gòu)示意圖。由各圖中可以看出，本發(fā)明的葉片測量裝置包括上蓋20、底板11、手柄22、葉片自動卷入單元、葉片卡住處理單元、葉片信息采集單元、葉片信息處理單元以及葉片信息 輸出單元，其特征在于，所述葉片自動卷入單元包括電機(jī)7、齒輪組8、傳動軸16和滾輪15， 由所述電機(jī)7驅(qū)動齒輪組8，所述齒輪組8通過傳動軸16驅(qū)動所述滾輪15，所述滾輪15轉(zhuǎn) 動，從而卷入待測葉片。其中，采用電池6對電機(jī)7進(jìn)行供電。所述底板11的一端與所述上蓋20靠近所述手柄22底部的一端活動連接，所述底 板11的另一端與所述上蓋20之間保持一定間隙，所述間隙用于容納所述待測葉片的葉尖 或葉柄。 所述上蓋20上設(shè)有分辨率調(diào)節(jié)按鈕3，用于調(diào)節(jié)分辨率的高低；開始采集按鈕4， 也就是所述葉片測量裝置的開始按鈕；顏色選擇按鈕5，用于選擇黑白或彩色采集模式；葉 片卡住處理按鈕17，當(dāng)葉片在卷入過程中卡住，向前推動此按鈕可擴(kuò)大上蓋20與底板11之 間的間隙。所述底板11的上表面設(shè)置有彈性膜23，所述彈性膜23優(yōu)選為白色，從而采集的圖 像背景為白色，以便后續(xù)參數(shù)的提取以及圖像的處理，同時可防止被測葉片被刮傷。所述葉片卡住處理單元包括擋板10、與所述擋板10的上端連接的彈簧18以及與 所述擋板10的下端連接的滾筒19。所述葉片信息采集單元包括第一子采集單元，所述第一子采集單元包括圖像傳感 器14、與所述圖像傳感器14配合使用的光源13和透明薄膜12。其中，所述透明薄膜12優(yōu) 選為白色，用來保護(hù)光源13和圖像傳感器14，以便能夠采集到清晰的圖像并防止圖像傳感 器14的損壞。光源13均勻地照射到葉片上，載有圖像信息的光信號聚焦到圖像傳感器14， 然后反饋到葉片信息處理單元。所述葉片信息采集單元進(jìn)一步包括第二子采集單元，所述第二子采集單元包括光 柵輪24，所述光柵輪24的下部與所述齒輪組8嚙合，所述光柵輪24的上部與光電二極管 對25連接。其中，所述光柵輪24驅(qū)動所述光電二極管對25對所述圖像傳感器14的傳感 情況進(jìn)行計數(shù)，并反饋到葉片信息處理單元。所述葉片信息處理單元包括電路控制模塊9，用于處理所述葉片信息采集單元所 采集的葉片信息，以及控制被測葉片參數(shù)的顯示以及被測葉片圖像的保存。所述葉片信息輸出單元包括位于所述上蓋20上的顯示屏2、內(nèi)存卡插槽1以及數(shù) 據(jù)線接口 21。其中，顯示屏2優(yōu)選為液晶顯示屏；在內(nèi)存卡插槽1內(nèi)可以插入內(nèi)存卡以存 儲測量到的圖像信息，通過數(shù)據(jù)線接口 21將圖像信息輸出到計算機(jī)，然后結(jié)合相關(guān)圖像處 理軟件，進(jìn)一步提取被測葉片的其它信息，如紋理信息等。如圖4所示，為本發(fā)明葉片測量方法的流程圖。由圖中可以看出，本發(fā)明葉片測量 方法，包括以下步驟Sl 將葉尖或葉柄放入上蓋20與底板11之間的間隙內(nèi)并接觸到滾輪15 ；S2 當(dāng)滾輪15正轉(zhuǎn)時，從葉柄部分把整個葉片自動卷入葉片測量裝置，同時采集 被測葉片信息；當(dāng)滾輪15反轉(zhuǎn)時，從葉尖部分把整個葉片自動卷入葉片測量裝置，同時采 集被測葉片信息；S3:采集完畢后，顯示被測葉片的參數(shù)信息，存儲被測葉片的圖像信息。其中，如果被測葉片在自動卷入過程中被卡住，擴(kuò)大上蓋20與底板11之間的間 隙。
本發(fā)明提供的上述葉片測量方法即是本發(fā)明葉片測量裝置的操作過程，具體為 將內(nèi)存卡放入內(nèi)存卡插槽1，裝入電池6，然后握住手柄22，通過分辨率調(diào)節(jié)按鈕4和顏色 選擇按鈕5進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，這些設(shè)置可以通過顯示屏2進(jìn)行顯示。設(shè)置完畢后，根據(jù)被測葉 片的不同要求，把待測葉片的葉尖或葉柄放入上蓋20與底板11之間的間隙內(nèi)(該間隙優(yōu) 選為2mm)并接觸到滾輪15，然后按下開始采集按鈕4開始自動卷入待測葉片進(jìn)行測量；其 中，如需要從葉柄開始卷入整個待測葉片，則按一下開始采集按鈕4，電機(jī)7正轉(zhuǎn)，從而帶動 滾輪15順時針轉(zhuǎn)動，即滾輪15正轉(zhuǎn)；如需要從葉尖開始卷入整個待測葉片，則按兩下開始 采集按鈕4，電機(jī)7反轉(zhuǎn)，從而帶動滾輪15逆時針轉(zhuǎn)動，即滾輪15反轉(zhuǎn)。在待測葉片卷入過 程中，同時采集葉片信息，顯示屏2被清屏。采集完畢后，圖像被存儲在內(nèi)存卡中，此時顯示 屏2上顯示被測葉片的參數(shù)信息，例如冬青葉片的參數(shù)信息顯示為第一幅圖像，長9. 1cm、 寬3cm、面積25cm2、周長20cm，內(nèi)存卡剩余80%、電池剩余90%。如果葉片在自動卷入過程 中被卡住，可向前推動葉片卡住處理按鈕17，彈簧18發(fā)生彈性形變，給擋板10相應(yīng)的彈力， 再通過滾筒19轉(zhuǎn)換該力方向，給底板11 一個向下的推力。在這個推力作用下，上蓋20與底板11之間的間隙擴(kuò)大，一般為4至9度，從而可以輕松地取出被卡住的葉片。本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如可以自動把整個待測葉片卷入其中進(jìn) 行測量?？梢詮娜~尖部分開始卷入，進(jìn)行采集掃描；也可以從葉柄部分開始卷入，進(jìn)行采集 掃描。其不僅可以現(xiàn)場顯示被測葉片的參數(shù)、內(nèi)存卡剩余量、電池剩余量，還可以把被測葉 片的圖像信息儲存到內(nèi)存卡上，以便輸出進(jìn)行后續(xù)操作。本發(fā)明提供的技術(shù)方案除了能完 成玉米、小麥等農(nóng)作物葉片參數(shù)與圖像的采集外，還可應(yīng)用到其它和葉片大小差不多的物 體進(jìn)行參數(shù)與圖像的采集。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，所有等同 的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
一種葉片測量裝置，包括上蓋(20)、底板(11)、手柄(22)、葉片自動卷入單元、葉片卡住處理單元、葉片信息采集單元、葉片信息處理單元以及葉片信息輸出單元，其特征在于，所述葉片自動卷入單元包括電機(jī)(7)、齒輪組(8)、傳動軸(16)和滾輪(15)，由所述電機(jī)(7)驅(qū)動齒輪組(8)，所述齒輪組(8)通過傳動軸(16)驅(qū)動所述滾輪(15)，所述滾輪(15)轉(zhuǎn)動，從而卷入待測葉片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片測量裝置，其特征在于，所述底板(11)的一端與所述上 蓋(20)靠近所述手柄(22)底部的一端活動連接，所述底板(11)的另一端與所述上蓋(20) 之間保持一定間隙，所述間隙用于容納所述待測葉片的葉尖或葉柄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉片測量裝置，其特征在于，所述底板(11)的上表面設(shè) 置有彈性膜(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片測量裝置，其特征在于，所述葉片卡住處理單元包括擋 板(10)、與所述擋板(10)的上端連接的彈簧(18)以及與所述擋板(10)的下端連接的滾筒 (19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片測量裝置，其特征在于，所述葉片信息采集單元包括第 一子采集單元，所述第一子采集單元包括圖像傳感器(14)、與所述圖像傳感器(14)配合使 用的光源(13)和透明薄膜(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片測量裝置，其特征在于，所述葉片信息采集單元進(jìn)一步 包括第二子采集單元，所述第二子采集單元包括光柵輪(24)，所述光柵輪(24)的下部與所 述齒輪組(8)嚙合，所述光柵輪(24)的上部與光電二極管對(25)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片測量裝置，其特征在于，所述葉片信息處理單元包括電 路控制模塊(9)，用于處理所述葉片信息采集單元所采集的葉片信息，以及控制葉片參數(shù)的 顯示以及葉片圖像的保存。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片測量裝置，其特征在于，所述葉片信息輸出單元包括位 于所述上蓋(20)上的顯示屏(2)、內(nèi)存卡插槽(1)或數(shù)據(jù)線接口(21)。
9.利用權(quán)利要求1-8中任意一項所述的葉片測量裝置進(jìn)行葉片測量的方法，其特征在 于，包括以下步驟S1 將葉尖或葉柄放入上蓋(20)與底板(11)之間的間隙內(nèi)并接觸到滾輪(15)；S2:當(dāng)滾輪(15)正轉(zhuǎn)時，從葉柄部分把整個葉片自動卷入葉片測量裝置，同時采集葉 片信息；當(dāng)滾輪(15)反轉(zhuǎn)時，從葉尖部分把整個葉片自動卷入葉片測量裝置，同時采集葉 片信息；S3 采集完畢后，顯示葉片的參數(shù)信息，存儲葉片的圖像信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的葉片測量方法，其特征在于，如果葉片在自動卷入過程中被 卡住，擴(kuò)大上蓋(20)與底板(11)之間的間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種葉片測量裝置，包括上蓋、底板、手柄、葉片自動卷入單元、葉片卡住處理單元、葉片信息采集單元、葉片信息處理單元以及葉片信息輸出單元，其特征在于，所述葉片自動卷入單元包括電機(jī)、齒輪組、傳動軸和滾輪，由所述電機(jī)驅(qū)動齒輪組，所述齒輪組通過傳動軸驅(qū)動所述滾輪，所述滾輪轉(zhuǎn)動，從而卷入待測葉片。本發(fā)明還涉及一種利用所述葉片測量裝置進(jìn)行葉片測量的方法。本發(fā)明可以自動把整個待測葉片卷入其中進(jìn)行測量。此外，可以從葉尖部分開始自動卷入，進(jìn)行掃描；也可以從葉柄部分開始自動卷入，進(jìn)行掃描。不僅可以顯示被測葉片的參數(shù)，也可以存儲被測葉片的圖像。其結(jié)構(gòu)簡單、外形小巧、便于攜帶。
文檔編號G01B11/00GK101865657SQ20101020649
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者朱大洲, 畢昆, 潘大宇, 王成, 趙春江 申請人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心