本发明涉及植物表型信息采集技术，特别是一种流水线式表型平台全方位自适应采集装置及方法。
背景技术：
1、表型分析是育种和农业管理中理解基因功能及环境效应的关键环节。近年来，植物基因组得到迅猛发展，表型监测不仅可对育种前期的室内种质筛选进行指导，而且能在后期推广种植中对品种的田间表现进行评估。现有技术的植物表型信息采集方法存在样本量小、效率低、误差大、适应性差(多针对单一植物)等缺点，无法适应大批量、快速、准确、无损的表型测量要求，已成为制约植物生物学研究的重要因素。随着科研需求的增长及成像传感器技术的发展，进行高通量、高效率、高精度、低误差、低成本的自动表型信息采集已成为可能。成像传感器监测的数据具有客观性，且可以对植物进行实时监测与分析，因此自动表型信息采集技术开始用于植物表型信息采集平台。
2、现有技术表型平台类型主要包括流水线式和固定式两种方式。但是存在提取部分生物量信息以及分析软件提供基本的表型性状参数，无法根据用户的性状提取需求定制图像分析软件和数据挖掘分析工具等问题。且多数无法兼顾多种表型参数并行检测，运行效率低，只能提取植物简单的初级表型，无法满足植物及特定器官高通量多性能的表型分析需求。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种流水线式表型平台全方位自适应采集装置及方法，能够完成植物的自动输送、流水线式表型平台自动运行、植物特征的智能识别、采集位置的自主定位、传感器姿态的自适应调整及表型信息的全方位并行采集等作业过程，实现植物并行全方位自适应表型检测作业。
2、为了实现上述目的，本发明提供了一种表型平台全方位自适应采集装置，其中，包括：
3、流水线式表型平台，包括平台框架和输送带，所述平台框架设置有平台入口、平台出口和检测区，所述输送带穿过所述平台入口、检测区和平台出口并位于所述平台框架的下方，用于待检植物的自动输送；
4、植物特征识别机构，设置在所述检测区内并位于正对所述输送带的一侧，用于待检植物到位检测及植物轮廓特征的识别；
5、全方位自适应采集机构，用于自适应调整并同步采集植物特定位置表型信息，所述全方位自适应采集机构设置在所述平台框架内，包括全方位回转部件、采集高度调节部件和表型自适应采集部件，所述全方位回转部件对应于所述植物特征识别机构安装在所述平台框架的顶部，所述采集高度调节部件与所述全方位回转部件连接，所述表型自适应采集部件安装在所述采集高度调节部件上；以及
6、自动控制机构，分别与所述流水线式表型平台、植物特征识别机构和全方位自适应采集机构连接，用于控制植物表型的并行全方位自适应采集作业过程。
7、上述的表型平台全方位自适应采集装置，其中，所述平台入口和平台出口分别设置有自动门，靠近所述平台入口和平台出口的输送支架上分别设置有光电感应器，用于识别是否有待检植物进出；所述光电感应器和自动门分别与所述自动控制机构连接，所述自动控制机构根据所述光电感应器的信号控制相应的所述自动门打开或关闭。
8、上述的表型平台全方位自适应采集装置，其中，所述植物特征识别机构包括传感器支架、植物特征识别传感器和采集光电感应器，所述采集光电感应器和植物特征识别传感器分别与所述自动控制机构连接；所述传感器支架安装在所述检测区内的平台框架上并位于所述输送带的一侧；所述采集光电感应器安装在所述传感器支架内，所述植物特征识别传感器安装在所述传感器支架顶端；所述采集光电感应器用于检测所述待检植物是否到达所述检测区的采集位置，所述植物特征识别传感器用于获取所述待检植物的轮廓及器官点云特征信息，并上传所述自动控制机构；所述自动控制机构处理所述待检植物的点云数据并确定采集特征的位置信息。
9、上述的表型平台全方位自适应采集装置，其中，所述全方位回转部件包括云台基座、云台伺服驱动部件、旋转台和旋转臂，所述云台基座安装在所述检测区的平台框架顶部；所述云台伺服驱动部件安装在所述云台基座上并与所述自动控制机构连接；所述旋转台安装在所述云台基座的底部并与所述云台伺服驱动部件连接；所述旋转臂与所述旋转台连接，所述云台伺服驱动部件驱动所述旋转台带动所述旋转臂实现周向转动。
10、上述的表型平台全方位自适应采集装置，其中，所述旋转臂包括顺序连接的水平段、倾斜段和垂直段，所述水平段与所述旋转台连接，所述采集高度调节部件安装在所述垂直段上。
11、上述的表型平台全方位自适应采集装置，其中，所述采集高度调节部件包括高度调节基座、驱动电机和移动台，所述高度调节基座安装在所述垂直段上并位于所述垂直段的外侧面，所述驱动电机安装在所述高度调节基座顶端；所述移动台安装在所述高度调节基座上，并在所述驱动电机带动下沿所述高度调节基座升降。
12、上述的表型平台全方位自适应采集装置，其中，所述高度调节基座包括直线导轨和滚珠丝杆，所述直线导轨安装在所述垂直段上，所述滚珠丝杆与所述驱动电机连接并与所述直线导轨平行设置；所述移动台安装在所述直线导轨上并与所述滚珠丝杆连接。
13、上述的表型平台全方位自适应采集装置，其中，所述表型自适应采集部件包括舵机、位置调整件、rgb采集传感器、光源和多光谱成像模块，所述舵机、rgb采集传感器、光源和多光谱成像模块分别安装在所述位置调整件上，并分别与所述自动控制机构连接；所述位置调整件安装在所述移动台上，所述光源通过传动件与所述舵机连接。
14、上述的表型平台全方位自适应采集装置，其中，所述位置调整件包括u型基座、微型转台、伺服电机、传感器支撑架、照明调整架和多光谱支架，所述u型基座安装在所述移动台上，所述微型转台安装在所述u型基座上，所述伺服电机与所述微型转台连接，所述传感器支撑架安装在微型转台的转动台上，所述rgb采集传感器安装在所述传感器支撑架上；所述照明调整架安装在所述u型基座上，所述舵机及传动件安装在所述照明调整架的外侧；所述多光谱支架安装在所述u型基座上，所述多光谱成像模块安装在所述多光谱支架上。
15、为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种表型平台全方位自适应采集方法，其中，包括如下步骤：
16、s100、将盆栽的待检植物放置在输送带上，所述待检植物在输送带的带动下低速向平台入口运动，经过入口光电感应器时，自动控制机构判定有植物进入，将流水线式表型平台的自动门打开，所述待检植物进入检测区内；
17、s200、所述待检植物继续运动至采集位置处，自动控制机构检测到有待检植物后控制输送带停止运动；
18、s300、通过植物特征识别传感器采集所述待检植物侧面轮廓点云信息，并将该信息发送所述自动控制机构，所述自动控制机构根据采集需求判断所述待检植物的位置和最佳采集姿态，并将数据信息发送给全方位自适应采集机构，实时控制全方位自适应采集机构到达相应的位置姿态；
19、s400、全方位自适应采集机构的全方位回转部件开始动作，旋转臂转动一周，表型自适应采集部件的多组传感器并行同步采集植物特定位置表型信息，并通过自动控制机构高通量传输给后台进行存储或显示；以及
20、s500、采集结束后，所述自动控制机构控制平台出口处的自动门打开，出口光电感应器检测到所述待检植物后，所述自动控制机构控制所述输送带停止运动，取走检测完的所述待检植物，完成一个待检植物的自动表型信息采集作业。
21、本发明的技术效果在于：
22、本发明的高通量、自动化、全方位自适应、高分辨率的植物表型信息同步采集与分析平台，满足了基因育种快速发展的需求，为加快植物改良和育种、提高产量和抗病虫害能力提供了技术支持。高通量表型监测能够加速整个育种进程，加快推进农业新品种新技术的开发和应用，通过绿色增产技术来提高粮食产能，其中：
23、1)自动控制机构采用两组光电感应器，可实时判断是否有待检植物进出，并根据设定的距离、速度等参数，设定检测区门打开的时间，使待检植物顺利通过；该检测方式可实现植物的自动入站、检测及出站等作业流程的自动化，提高表型检测的效率；
24、2)植物特征识别机构可实时判断植物是否到达检测位置，采用激光雷达传感器采集待测植物的点云信息，通过点云特征识别植物待检测轮廓及特征的位置姿态，为植物自适应采集提供数据支持，从而提高表型检测的效率和质量；
25、3)表型自适应采集机构可根据植物表型分析具体需求，调整采集传感器位置高度及各传感器的角度姿态，提升表型采集信息的精准度和性能，从而大幅提高表型分析效率；
26、4)表型全方位并行检测装置可根据植物表型分析具体需求，搭载不同类型的多组采集传感器，从而实现多种性能参数同时获取作业过程，大幅提高表型采集的检测性能及效率；
27、5)采用全方位回转部件，可实现植物周向的表型采集，有效解决植物采集遮挡及信息不全面的缺陷。
28、以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
1.一种表型平台全方位自适应采集装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的表型平台全方位自适应采集装置，其特征在于，所述平台入口和平台出口分别设置有自动门，靠近所述平台入口和平台出口的输送支架上分别设置有光电感应器，用于识别是否有待检植物进出；所述光电感应器和自动门分别与所述自动控制机构连接，所述自动控制机构根据所述光电感应器的信号控制相应的所述自动门打开或关闭。
3.根据权利要求1或2所述的表型平台全方位自适应采集装置，其特征在于，所述植物特征识别机构包括传感器支架、植物特征识别传感器和采集光电感应器，所述采集光电感应器和植物特征识别传感器分别与所述自动控制机构连接；所述传感器支架安装在所述检测区内的平台框架上并位于所述输送带的一侧；所述采集光电感应器安装在所述传感器支架内，所述植物特征识别传感器安装在所述传感器支架顶端；所述采集光电感应器用于检测所述待检植物是否到达所述检测区的采集位置，所述植物特征识别传感器用于获取所述待检植物的轮廓及器官点云特征信息，并上传所述自动控制机构；所述自动控制机构处理所述待检植物的点云数据并确定采集特征的位置信息。
4.根据权利要求1或2所述的表型平台全方位自适应采集装置，其特征在于，所述全方位回转部件包括云台基座、云台伺服驱动部件、旋转台和旋转臂，所述云台基座安装在所述检测区的平台框架顶部；所述云台伺服驱动部件安装在所述云台基座上并与所述自动控制机构连接；所述旋转台安装在所述云台基座的底部并与所述云台伺服驱动部件连接；所述旋转臂与所述旋转台连接，所述云台伺服驱动部件驱动所述旋转台带动所述旋转臂实现周向转动。
5.根据权利要求4所述的表型平台全方位自适应采集装置，其特征在于，所述旋转臂包括顺序连接的水平段、倾斜段和垂直段，所述水平段与所述旋转台连接，所述采集高度调节部件安装在所述垂直段上。
6.根据权利要求5所述的表型平台全方位自适应采集装置，其特征在于，所述采集高度调节部件包括高度调节基座、驱动电机和移动台，所述高度调节基座安装在所述垂直段上并位于所述垂直段的外侧面，所述驱动电机安装在所述高度调节基座顶端；所述移动台安装在所述高度调节基座上，并在所述驱动电机带动下沿所述高度调节基座升降。
7.根据权利要求6所述的表型平台全方位自适应采集装置，其特征在于，所述高度调节基座包括直线导轨和滚珠丝杆，所述直线导轨安装在所述垂直段上，所述滚珠丝杆与所述驱动电机连接并与所述直线导轨平行设置；所述移动台安装在所述直线导轨上并与所述滚珠丝杆连接。
8.根据权利要求6所述的表型平台全方位自适应采集装置，其特征在于，所述表型自适应采集部件包括舵机、位置调整件、rgb采集传感器、光源和多光谱成像模块，所述舵机、rgb采集传感器、光源和多光谱成像模块分别安装在所述位置调整件上，并分别与所述自动控制机构连接；所述位置调整件安装在所述移动台上，所述光源通过传动件与所述舵机连接。
9.根据权利要求8所述的表型平台全方位自适应采集装置，其特征在于，所述位置调整件包括u型基座、微型转台、伺服电机、传感器支撑架、照明调整架和多光谱支架，所述u型基座安装在所述移动台上，所述微型转台安装在所述u型基座上，所述伺服电机与所述微型转台连接，所述传感器支撑架安装在微型转台的转动台上，所述rgb采集传感器安装在所述传感器支撑架上；所述照明调整架安装在所述u型基座上，所述舵机及传动件安装在所述照明调整架的外侧；所述多光谱支架安装在所述u型基座上，所述多光谱成像模块安装在所述多光谱支架上。
10.一种表型平台全方位自适应采集方法，其特征在于，包括如下步骤：
