一种植物叶表图像信息采集暗箱

摘要

本发明公开了一种植物叶表图像信息采集暗箱，属于采集植物图像信息装置技术领域。该暗箱包括暗箱框架、遮光帘杆、丝杠摇把、遮光帘、白色光源、透明玻璃、隔光腔、厚磨玻璃、叶片喂入口、橡胶碾辊、橡胶碾辊摇把、光杠、丝杠、CCD摄像头及连接套等部件，组建成可升降的摄像装置，可平整叶片的碾压装置及可调节光强和光色照明的三个系统。该暗箱能适用于拍摄各类规格与形状的植物叶片，具有光源强度、色调调控较好，拍摄图像清晰等特点。本发明可在农业科研、院校及技术部门推广应用。

说明书

技术领域

本发明涉及采集植物图像信息装置技术领域，具体涉及一种采集植物叶表 图像信息的暗箱装置，为作物叶片表观图像信息的定量分析奠定基础。

背景技术

作物叶表状况反映着作物的外观、健康、病害等多种信息，随着机器视觉 技术在农业领域的广泛应用，使得采用图像处理技术定量分析叶片的诸如形状、 颜色、纹理等表观信息成为可能。获取特征突出的叶片图像数据是进行图像分 析的第一步，影响图像数据采集的因素有多种：如叶表的褶皱、弯曲等不利于 叶片表面信息的提取；外界光源的多变不利于采集环境的统一；光照的方位、 颜色、强度对叶表的细节信息影响颇大。传统图像信息采集暗箱，往往由于缺 少叶片平整、光强及目标背景颜色等调整装置，导致不利于叶片图像信息的采 集。介于此需研制一种可以平整叶片、调整光强、变换光色、背景统一的暗箱 摄像装置，以应对提取各类型叶片图像特征信息的需要。

发明内容

本发明目的在于，针对已有暗箱技术中缺乏装置内部对叶片平整、拍摄光 源环境进行调整功能的缺陷，提供一种能适用于各类规格与形状，光源强度、 色调调控较好，拍摄图像清晰的采集植物叶表图像信息的暗箱装置。

本发明目的通过以下技术方案来实现。

一种植物叶表图像信息采集暗箱，该暗箱包括箱体、遮光帘杆、丝杠摇把、 遮光帘、白色光源、透明玻璃、隔光腔、0.6cm厚的磨玻璃、叶片喂入口、橡胶 碾辊、碾辊摇把、光杠、丝杠、CCD摄像头、连接套、定位板、插入口；

其中，箱体的正面装有遮光帘杆和遮光帘，其余五面均为封闭；该箱体被 0.6cm厚的磨玻璃隔成上下两层，在上层中：磨玻璃的后方固定有一块左右两侧 设有凹孔的定位板，在该板的正上方设连接套，在该套的左右两侧设有与定位 板两凹孔相对应的通透圆孔；丝杠穿过连接套左侧圆孔，其下端活动定位于定 位板的左侧凹孔内，其顶端伸出箱体顶层外并与丝杠摇把相连接；光杠穿过连 接套右侧圆孔后，其下端固定于定位板的右侧凹孔内，其上端与箱体顶层下方 相固定；CCD摄像头固定于连接套的前侧下方；在磨玻璃的右侧边距离下方磨 玻璃面0.3～0.5mm处定位橡胶碾辊后形成一条缝隙，在箱体的右侧面上与该缝 隙相对应处平行开设一条等宽的缝隙，该两缝隙组成叶片喂入口，在橡胶碾辊 的前向端部与碾辊摇把相连接；在下层中：在磨玻璃下方距离3.8mm处平行设 一透明玻璃，该透明玻璃与磨玻璃之间形成隔光腔，并在箱体的右侧面上与该 隔光腔的右端边相对应处平行开设一条高度为3.8mm的缝隙，该两缝隙组成彩 色玻璃纸的插入口；在透明玻璃的下方平行设置可调式的白色光源。

所述白色光源的光强为4000～16000坎德拉。

本发明的有益效果是：

1、本发明暗箱通过调整丝杠可升降摄像头的位置，可以获取与下方目标叶 样尺寸大小相对应的清晰叶片图像；

2、本发明暗箱通过碾压轮的转动，既可将由叶片喂入口插入的叶片传送至 摄像头的下方，在此过程中又可将带有褶皱、弯曲的叶片挤压平整；

3、本发明暗箱可根据叶片不同颜色、厚度的特点，通过照明系统调节光强 和光色，以达到最佳的透视光照效果，拍摄出优质的照片；

4、不同类型植物叶片大小不一，可通过调整摄像头的高度，以获得大小合 适的视频图像；根据不同色泽的叶片，调整叶片背景颜色，更有利于叶片目标 区域的分割；调整暗箱内部光照的强度，也有利于过滤叶表信息，凸显感兴趣 区域，压制无关细节信息。

附图说明

图1一种植物叶表图像信息采集暗箱的结构示意图

其中，1箱体、2遮光帘杆、3丝杠摇把、4遮光帘、5白色光源、6透明 玻璃、7隔光腔、8磨玻璃、9叶片喂入口、10橡胶碾辊、11碾辊摇把、12光 杠、13丝杠、14CCD摄像头、15连接套、16定位板、17插入口

具体实施方式

以下通过实施例并结合附图对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本 发明并不受以下内容所限止。

实施例1：(深绿色青菜叶表图像信息的采集)

一种植物叶表图像信息采集暗箱，该暗箱包括箱体1、遮光帘杆2、丝杠摇 把3、遮光帘4、白色光源5、透明玻璃6、隔光腔7、磨玻璃8、叶片喂入口9、 橡胶碾辊10、碾辊摇把11、光杠12、丝杠13、CCD摄像头14、连接套15、定 位板16、插入口17。

其中，箱体1的正面装有遮光帘杆2和遮光帘4，其余五面均为封闭；该箱 体1被0.6cm厚的磨玻璃8隔成上下两层，在上层中：磨玻璃8的后方固定有 一块左右两侧设有凹孔的定位板16，在该板的正上方设连接套15，在该套的左 右两侧设有与定位板16两凹孔相对应的通透圆孔；丝杠13穿过连接套15左侧 圆孔，其下端活动定位于定位板16的左侧凹孔内，其顶端伸出箱体1顶层外并 与丝杠摇把3相连接；光杠12穿过连接套15右侧圆孔后，其下端固定于定位 板16的右侧凹孔内，其上端与箱体1顶层下方相固定；CCD摄像头14固定于 连接套15的前侧下方；在磨玻璃8的右侧边距离下方磨玻璃8面0.3～0.5mm处 定位一根橡胶碾辊10后形成一条缝隙，在箱体1的右侧面上与该缝隙相对应处 平行开设一条等宽的缝隙，该两缝隙组成叶片喂入口9，在橡胶碾辊10的前向 端部与碾辊摇把11相连接；在下层中：在磨玻璃8下方距离3.8mm处平行设一 透明玻璃6，该透明玻璃6与磨玻璃8之间形成隔光腔7，并在箱体1的右侧面 上与该隔光腔7的右端边相对应处平行开设一条高度为3.8mm的缝隙，该两缝 隙组成彩色玻璃纸的插入口17；在透明玻璃6的下方平行设置可调式的光强度 为8000～10000坎德拉的白色光源5。

在采集深绿色青菜叶表图像信息时，将待测青菜叶片自叶片喂入口9喂入， 通过旋动碾辊摇把11边迫使叶片从橡胶碾辊11和磨玻璃8形成的缝隙中挤压 而过，边去除了叶片上的褶皱和弯曲，边将该平整后的叶片被传送至CCD摄像 头14的下方位；旋动丝杠摇把3调整整个叶片囊括于CCD摄像头14视野之内， 再通过手段调整摄像头镜头的焦距，以获取清晰的图像；若只想获得叶片轮廓 信息，可适当降低光强至8000坎德拉，以避免叶片内部纹路信息对后期图像处 理的影响，若想获得叶片纹理信息可适当增大光强至10000坎德拉，以凸显叶 表细节信息；考虑到青菜叶片为深绿色，可将单张红色玻璃纸(绿色的补色) 由插入口17插入隔光腔7内，这样在实施数字图像处理时，红色背景下有利于 绿色目标的提取；拉上遮光帘4避免外界光线的干扰进行摄像；最后摄像头通 过视频数据传输线，将叶片的图像数据传递给计算机进行存储。

实施例2：(浅绿色小白菜叶表图像信息的采集)

本例中，根据小白菜叶片颜色较浅的特点，为避免强光对视频信息的影响， 将白色光源5的强度降低至6000～7000坎德拉，并将2张红色玻璃纸由插入口 17插入隔光腔7内；其余暗箱结构与叶表图像信息采集的方法同于实施例1。

实施例3：(红色红枫叶表图像信息的采集)

本例中，白色光源5的强度为8000～10000坎德拉，考虑到红色的补色是浅 绿色，因此将1张绿色玻璃纸由插入口17插入隔光腔7中，以增加红色叶片与 背景区域的对比度，有利于提取红色叶片表观信息；其余暗箱结构与叶表图像 信息采集方法同于实施例1。

实施例4：(白粉病斑的黄瓜叶片叶表图像信息的采集)

本例中，重点关注的是黄瓜叶片白粉病的白色病斑的面积及数量，因此隔 光腔7中不插入任何颜色的玻璃纸，并加强白色光源5的亮度为12000～15000 坎德拉，以加大病斑区域同叶片区域的对比度，便于获得提取特征的病斑图像 数据；其余暗箱结构与叶表图像信息采集方法同于实施例1。