用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置的製作方法

2023-11-09 10:11:52 2

專利名稱：用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於作物冠層結構間接測量技術領域，具體涉及ー種用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置。
背景技術：
目前，葉面積指數的間接測量方法主要是以貝爾蘭勃特(Beer-Lambert)輻射傳輸原理為基礎，通過測量直射與漫射光的分布、冠層截獲的輻射量以及冠層下方的輻射水平、消光係數、冠層孔隙率，獲取與冠層結構有關的參數，例如葉面積指數、冠層間隙度以及間隙分布狀況。 作物群體非破壞性測量已經成為冠層結構測量的重要手段，如LAI-2000植物冠層分析儀(美國LICOR公司)、TRAC植物冠層分析儀(加拿大3rd Wave公司)、AccuPAR LP-80作物冠層分析儀(美國Decagon公司)、T0P-1000植物冠層分析儀(浙江託普儀器有限公司)等，均是通過測量冠層內光合有效輻射，由輻射衰減率推算出冠層結構參數；CI-110/CI-120植物冠層圖像分析儀(美國CID公司)、HemiView數字植物冠層分析系統(英國Delta-T公司)和WinScanopy林地冠層分析儀(加拿大Regent公司)是利用魚眼鏡頭和數據相機/CCD圖像傳感器，從植物冠層下方或森林地面向上取像，再將高清晰度的圖像進行分析處理，獲取冠層結構參數。其中以魚眼鏡頭作為核心的冠層分析系統，視野範圍廣(天頂角0 -75。;方位角360° )。因此，包含信息量大，而且可以屏蔽影響計算結果的部分圖像，適用範圍比LAI-2000等更廣；尤其是以數據相機作為數據採集和存儲終端，價格便宜，可作為冠層分析儀的入門產品，用於常規冠層參數的觀測。但是,HemiView數字植物冠層分析系統和WinScanopy林地冠層分析儀,應用於作物比如水稻、小麥等或者其他低矮植物冠層的研究時會遇到以下問題，使得獲取的圖像不能反映作物的真實狀況，從而影響觀測結果的準確性I.無論是三腳架或是自平衡相機安放支架，裝置本身的寬度遠遠大於一般作物的行距，如果要在冠層內拍攝魚眼圖像，勢必會干擾甚至破壞作物的冠層結構。2.作物冠層的密度高，在田間操作儀器難度大。而魚眼圖像對相機的水平要求非常高，加上同時要調整拍攝的高度，操作員很難不破壞植株。2.由於魚眼圖像天空像元比土壌像元更容易從葉片像元中區分出來，因此，魚眼相機都是在冠層底部向上拍攝圖像。三腳架或是自平衡相機安放支架雖然可以調節垂直高度，但裝置本身高度大於O. 5m，雖然可以輕鬆在森林等高大植被內拍攝整個冠層的圖像，但是，水稻、小麥等作物高度僅Im左右，無法獲取整個作物冠層的圖像，僅能計算部分高度冠層的葉面積指數，大大降低了冠層分析系統的應用價值。
發明內容為了解決上述技術問題，本實用新型設計了一種用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置，讓觀測者站在田埂上就可以輕鬆操作魚眼攝像的垂直高度調節，實現了完全無破壞性測量，從而保障了冠層結構參數測量的準確性。本實用新型採用如下技術方案一種魚眼相機調節垂直高度的自平衡裝置，包括底座、升降臺、絲杆、自平衡平臺四個部分。裝置寬度為15cm (水稻行距一般為25cm),長度為50cm,實際可調節高度為20cm_100cm。一種用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置，包括魚眼相機和魚眼鏡頭I、自平衡平臺2、升降臺和底座7，所述魚眼相機和魚眼鏡頭I安裝在自平衡平臺2上，自平衡平臺2與升降臺連接，升降臺底部與底座7連接。所述絲杆5兩端與升降臺支撐架的連接部位相連，其中絲杆5—端設有手搖柄4。所述升降臺採用剪叉式結構，由上支撐架3、下支撐架30、上升降杆6和下升降杆 60組成，上支撐架3、下支撐架30、上升降杆6和下升降杆60構成四桿機構，上升降杆6和下升降杆60通過固定銷8轉動連接，上支撐架3和下支撐架30通過螺母銷9轉動相連，絲杆5 —端與固定銷8固定連接，絲杆5另一端與螺母銷9連接，升降臺的下側通過下支撐架30和下升降杆60與底座7活動相連。所述底座7由ー塊長方形的金屬塊構成，其寬度不超過水稻行距。所述自平衡平臺2採用重力自平衡設計，由相互垂直的2個カ臂組成，分別控制X、y方向的傾斜。本實用新型的有益效果如下I.本實用新型的裝置寬度為15cm，長度為50cm，最低高度為20cm，最高高度為IOOcm0裝置寬度小於一般水稻行距，可以在行間自由移動；長度為50cm，可以保證整套儀器的穩定性；可調整高度為20-100cm，能夠滿足水稻、小麥等低矮作物冠層內的魚眼圖像
拍攝需要。2.本實用新型的裝置可以幫助觀測者很容易獲取不同高度的魚眼圖像。魚眼圖像對相機的水平要求非常高，利用自平衡平臺可以自動維持數據相機的水平狀態，利用升降臺可以讓觀測者在田邊搖動絲杆輕鬆抬升相機的高度。3、本實用新型的裝置，讓觀測者站在田埂上就可以輕鬆操作魚眼攝像的垂直高度，實現了完全無破壞性測量，從而保障了冠層結構參數測量的準確性。

圖I是本實用新型的用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置的結構圖。圖2是本實用新型的用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置的エ作流程圖。圖I中1為魚眼相機和魚眼鏡頭、2為自平衡平臺、3為上支撐架、30為下支撐架、4為手搖柄、5為絲杆、6為上升降杆、60為下升降杆、7為底座、8為固定銷、9為螺母銷。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型做進ー步詳細說明。[0025]一種用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置，包括魚眼相機和魚眼鏡頭I、自平衡平臺2、升降臺和底座7，所述魚眼相機和魚眼鏡頭I安裝在自平衡平臺2上，自平衡平臺2與升降臺連接，升降臺底部與底座7連接。絲杆5兩端與升降臺支撐架的連接部位相連，其中絲杆5 —端設有手搖柄4。升降臺採用剪叉式結構，由上支撐架3、下支撐架30、上升降杆6和下升降杆60組成，上支撐架3、下支撐架30、上升降杆6和下升降杆60構成四桿機構，上升降杆6和下升降杆60通過固定銷8轉動連接，上支撐架3和下支撐架30通過螺母銷9轉動相連，絲杆5一端與固定銷8固定連接，絲杆5另一端與螺母銷9連接，升降臺的下側通過下支撐架30和下升降杆60與底座7活動相連。底座7由ー塊長方形的金屬塊構成。其寬度不超過水稻行距。自平衡平臺2採用重力自平衡設計，由相互垂直的2個カ臂組成，分別控制x、y方 向的傾斜。圖I為魚眼相機調節垂直高度自平衡裝置的結構圖，包括底座、升降臺、絲杆、自平衡平臺四個部分。其中，升降臺連接底座和自平衡平臺，絲杆連接升降臺的支撐架，數位相機安裝在自平衡平臺內。下面對各組成部件做詳細描述。I.底座底座由ー塊長方形的金屬塊構成。底座長度50cm，寬度15cm，寬度不超過水稻行距，以保證裝置能在水稻行間自由移動；長度大於寬度，以保證裝置在田間觀測時的穩定性。2.升降臺升降臺採用剪叉式設計，由左右2組、上下2層支撐架組成。升降臺的上下抬升和降低靠支撐架的展開與摺疊來實現，通過本裝置，可以使得數位相機在20cm-100cm高度範圍內升降。升降臺的下側和底座相連，上側連接自平衡平臺。3.絲杆絲杆兩端與升降臺支撐架的連接部位相連，其中絲杆一端採用手搖柄設計。觀測者可以搖動手搖柄，帶動絲杆轉動來控制支撐架的展開與摺疊，從而實現升降臺的上下抬升和降低。4.自平衡平臺自平衡平臺採用ー種重力自平衡設計。由相互垂直的2個カ臂組成，分別控制x、y方向的傾斜。由於每款數位相機的重量和形狀不同，觀測者首次將數位相機安裝在自平衡平臺上吋，需要利用水平儀調整自平衡平臺內部重力塊的位置，以調整自平衡平臺X、y方向的重力，直至兩個方向的力量平衡，以保證數位相機的鏡頭總是水平向上。此外，由於自平衡平臺會擋住快門位置，而且手動控制快門會影響鏡頭的水平狀態，也會使得相片中存在觀測者的人像，影響圖像質量，應採用無線遙控器拍攝。眼相機調節垂直高度自平衡裝置的工作流程如圖2所示，包括如下步驟I.打開數位相機電源，將快門設定為無線遙控。2.將數位相機安裝在自平衡平臺。如果是首次安裝，需要用水平儀調整平臺內重カ塊的位置，以保證安裝好相機的自平衡平臺能在重力作用下自動保持水平狀態。3.搖動絲杆，將升降臺高度調整到最低。4.將整個裝置沿著稻田的行間空隙推入田中觀測點位置。5.按動無線遙控器，拍攝第一張圖像。6.搖動絲杆，抬升升降臺高度至指定位置，拍攝第二張圖像，……，如此重複，直至全部拍攝完成後，將升降臺高度調整到最低，然後再將整個裝置沿著稻田的行間空隙移出田間。利用魚眼相機調節垂直高度自平衡裝置在水稻冠層內不同高度上拍攝魚眼相片，實際應用顯示，本裝置對冠層無破壞性，圖像可真實反映群體冠層結構。實際應用顯示，可以如實反映品種的冠層結構差異。
權利要求1.一種用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置，其特徵是包括魚眼相機和魚眼鏡頭(I)、自平衡平臺(2)、升降臺和底座(7)，所述魚眼相機和魚眼鏡頭(I)安裝在自平衡平臺(2)上，自平衡平臺(2)與升降臺連接，升降臺底部與底座(7)連接。
2.根據權利要求I所述的用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置，其特徵在於所述用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置還包括絲杆(5)，所述絲杆(5)兩端與升降臺支撐架的連接部位相連，其中絲杆(5)—端設有手搖柄(4)。
3.根據權利要求2所述的用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置，其特徵在於所述升降臺採用剪叉式結構，由上支撐架(3)、下支撐架(30)、上升降杆(6)和下升降杆(60)組成，上支撐架(3)、下支撐架(30)、上升降杆(6)和下升降杆(60)構成四桿機構，上升降杆(6)和下升降杆(60)通過固定銷(8)轉動連接，上支撐架(3)和下支撐架(30)通過螺母銷(9)轉動相連，絲杆(5) —端與固定銷(8)固定連接，絲杆(5)另一端與螺母銷(9)連接，升降臺的下側通過下支撐架(30)和下升降杆(60)與底座(7)活動相連。
4.根據權利要求I所述的用於水稻冠層魚眼攝像調節垂直高度的自平衡裝置，其特徵在於所述底座(7)由ー塊長方形金屬塊構成，其寬度不超過水稻行距。
5.根據權利要求I所述的用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置，其特徵在於所述自平衡平臺(2)採用重力自平衡設計，由相互垂直的2個カ臂組成，分別控制X、y方向的傾斜。
專利摘要一種用於水稻冠層魚眼攝像的調節垂直高度的自平衡裝置，包括魚眼相機和魚眼鏡頭(1)、自平衡平臺(2)、升降臺和底座(7)，所述魚眼相機和魚眼鏡頭(1)安裝在自平衡平臺(2)上，自平衡平臺(2)與升降臺連接，升降臺底部與底座(7)連接。本實用新型設計了一種魚眼相機調節垂直高度的自平衡裝置，讓觀測者站在田埂上就可以輕鬆操作魚眼攝像的垂直高度調節，實現了完全無破壞性測量，從而保障了冠層結構參數測量的準確性。
文檔編號G01N21/84GK202614685SQ201120523669
公開日2012年12月19日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者呂川根, 胡凝, 姚克敏, 孫仲明, 張曉翠, 張啟軍, 宗壽餘, 夏士健, 漆慶明, 孫永華 申請人:江蘇省農業科學院