植物叶片表层信息获取装置.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310579065.5(22)申请日 2023.05.19(71)申请人 浙江理工大学地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区白杨街道2号大街928号(72)发明人 王亚薇杜小强孟志超郭豪鉴(74)专利代理机构 杭州九洲专利事务所有限公司 33101专利代理师 王之怀王洪新(51)Int.Cl.G01N 21/01(2006.01)G01N 21/84(2006.01)G06V 10/141(2022.01)G06V 10/764(2022.01)G06V 10/82(2022.01)G。

2、06N 3/0464(2023.01)(54)发明名称一种植物叶片表层信息获取装置(57)摘要本发明涉及暗箱领域，目的是提供一种植物叶片表层信息获取装置，该装置应具有操作方便、图像质量高的特点。技术方案是：一种植物叶片表层信息获取装置，包括暗箱；其特征在于：所述暗箱中设有相机、补光灯、固定叶片的压板、夹紧压板的夹装机构、带动夹装机构旋转以调整叶片角度的间歇旋转机构。权利要求书1页 说明书4页 附图5页CN 116609270 A2023.08.18CN 116609270 A1.一种植物叶片表层信息获取装置，包括暗箱(1)；其特征在于：所述暗箱中设有相机(2)、补光灯(3)、固定叶片的压板(4。

3、)、夹紧压板的夹装机构、带动夹装机构旋转以调整叶片角度的间歇旋转机构；所述间歇旋转机构包括与暗箱固定的齿圈(5)、通过支架(6)可转动地定位在齿圈中并与齿圈啮合的齿轮(7)、通过曲柄(8)与齿轮固定的拉杆(9)、与支架固定的限位环(10)、与支架固定的把手(11)、可转动地定位在暗箱上的转盘(12)；所述转盘的边沿设有配合限位环的凹口(12.1)，凹口之间形成突出部(12.2)，每个突出部上设有配合拉杆的卡槽(12.3)，曲柄旋转时拉杆可嵌入卡槽中从而带动转盘旋转一定角度；所述限位环上设有避让突出部的缺口(10.1)。2.根据权利要求1所述的一种植物叶片表层信息获取装置，其特征在于：所述压板的。

4、两侧均设有夹装机构，其中一个夹装机构连接间歇旋转机构。3.根据权利要求2所述的一种植物叶片表层信息获取装置，其特征在于：所述夹装机构包括夹座(13)、可摆动地定位在夹座上的压臂(14)、推动压臂运动的伸缩件。4.根据权利要求3所述的一种植物叶片表层信息获取装置，其特征在于：所述伸缩件包括可转动地定位在暗箱上的伸缩筒(15)、可轴向滑动地定位在伸缩筒中的伸缩杆(16)、推动伸缩杆收回伸缩筒中的伸缩弹簧(17)、将伸缩杆与伸缩筒锁住的锁定结构、设置在伸缩筒中与伸缩杆连接的齿条(18)、与齿条啮合并配有拨杆(19)的不完全齿轮(20)。5.根据权利要求4所述的一种植物叶片表层信息获取装置，其特征在于。

5、：所述夹座固定在伸缩筒前端，连杆(21)可转动地铰接在伸缩杆与压臂之间；其中一个伸缩件的伸缩筒与转盘同轴连接。6.根据权利要求5所述的一种植物叶片表层信息获取装置，其特征在于：所述压板包括底板(22)以及可开合地定位在底板上的盖板(23)；所述压臂上设有压条(14.1)。7.根据权利要求6所述的一种植物叶片表层信息获取装置，其特征在于：所述暗箱包括箱体与箱门；所述相机设置在暗箱内腔的上部，补光灯设置在暗箱内腔的中部，夹装机构设置在暗箱内腔的下部。8.根据权利要求7所述的一种植物叶片表层信息获取装置，其特征在于：所述箱门通过可拆卸合页安装在箱体正面。权利要求书1/1 页2CN 116609270。

6、 A2一种植物叶片表层信息获取装置技术领域0001本发明涉及暗箱领域，具体是一种植物叶片表层信息获取装置。背景技术0002在深度学习领域，卷积神经网络被广泛用于目标识别和目标分类。基于深度学习的方法被广泛应用于农业领域的目标识别和目标分类。根据植物叶片的特征信息，可以实现自动识别目标种类，以不对植物本体产生过多干扰和伤害的方法达到分类的目的。深度学习的基础在于获取高质量图像的数据集。0003植物叶片作为植物生长周期长、容易获取并具有差异性特征的器官，其表层的叶片形状、叶脉纹路、颜色以及叶片厚度等特征信息可以用来分类。由于自然界存在的叶片是自然弯曲的，在外界照射下容易受到光照以及背景的影响，降低。

7、图像质量。传统的图像获取装置在获取叶片正反面图像时操作麻烦，并且不能便捷获取植物叶片的厚度信息。因此设计一种可以调节叶片姿态、弯曲程度、光照条件以及获取叶片厚度信息的叶片表层信息获取装置具有重要的应用价值。发明内容0004本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种植物叶片表层信息获取装置，该装置应具有操作方便、图像质量高的特点。0005本发明的技术方案是：0006一种植物叶片表层信息获取装置，包括暗箱；其特征在于：所述暗箱中设有相机、补光灯、固定叶片的压板、夹紧压板的夹装机构、带动夹装机构旋转以调整叶片角度的间歇旋转机构；0007所述间歇旋转机构包括与暗箱固定的齿圈、通过支架可转动地定位。

8、在齿圈中并与齿圈啮合的齿轮、通过曲柄与齿轮固定的拉杆、与支架固定的限位环、与支架固定的把手、可转动地定位在暗箱上的转盘；所述转盘的边沿设有配合限位环的凹口，凹口之间形成突出部，每个突出部上设有配合拉杆的卡槽，曲柄旋转时拉杆可嵌入卡槽中从而带动转盘旋转一定角度；所述限位环上设有避让突出部的缺口。0008所述压板的两侧均设有夹装机构，其中一个夹装机构连接间歇旋转机构。0009所述夹装机构包括夹座、可摆动地定位在夹座上的压臂、推动压臂运动的伸缩件。0010所述伸缩件包括可转动地定位在暗箱上的伸缩筒、可轴向滑动地定位在伸缩筒中的伸缩杆、推动伸缩杆收回伸缩筒中的伸缩弹簧、将伸缩杆与伸缩筒锁住的锁定结构、。

9、设置在伸缩筒中与伸缩杆连接的齿条、与齿条啮合并配有拨杆的不完全齿轮。0011所述夹座固定在伸缩筒前端，连杆可转动地铰接在伸缩杆与压臂之间；其中一个伸缩件的伸缩筒与转盘同轴连接。0012所述压板包括底板以及可开合地定位在底板上的盖板；所述压臂上设有压条。0013所述暗箱包括箱体与箱门；所述相机设置在暗箱内腔的上部，补光灯设置在暗箱说明书1/4 页3CN 116609270 A3内腔的中部，夹装机构设置在暗箱内腔的下部。0014所述箱门通过可拆卸合页安装在箱体正面。0015本发明的有益效果是：0016本发明提供了一种植物叶片表层信息获取装置，拍摄同一张叶片时只需进行一次夹取操作，更换叶片的操作也简。

10、单快捷；本发明能够快速准确地获得植物叶片的正反面图像以及侧面图像，从而获取叶片的正反面叶片表层特征和厚度信息，减少数据集获取和特征收集时间，有助于卷积神经网络的目标识别和目标分类。附图说明0017图1是本发明的主视结构示意图(省略箱门)。0018图2是本发明的夹装机构、间歇旋转机构的立体结构示意图。0019图3是本发明的伸缩件的立体结构示意图。0020图4是本发明的伸缩件的剖面结构示意图。0021图5是本发明的间歇旋转机构的立体结构示意图之一。0022图6是本发明的间歇旋转机构的立体结构示意图之二。0023图7是本发明的间歇旋转机构的立体结构示意图之三。0024图8是本发明的齿圈的立体结构示意。

11、图。0025图9是本发明的齿轮、曲柄与限位环的立体结构示意图。0026图10是本发明的转盘的立体结构示意图。0027图11是本发明的压板的立体结构示意图。0028图12是本发明的拉杆的运动轨迹示意图。0029附图标记：0030暗箱1、可拆卸合页1.1、相机2、相机安装架2.1、补光灯3、补光灯安装架3.1、压板4、齿圈5、支架6、齿轮7、曲柄8、拉杆9、套筒9.1、限位环10、缺口10.1、把手11、转盘12、凹口12.1、突出部12.2、卡槽12.3、立柱12.4、夹座13、压臂14、压条14.1、伸缩筒15、条形槽15.1、伸缩杆16、伸缩弹簧17、齿条18、拨杆19、不完全齿轮20、连杆。

12、21、底板22、盖板23、压板合页24、控制器30、凹孔31、滑柱32、按钮33、锁定弹簧34、锁孔35。具体实施方式0031为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。0032如图1所示，一种植物叶片表层信息获取装置，包括暗箱1、相机2、补光灯3、压板4、夹装机构、间歇旋转机构、控制器30。0033所述压板用于夹紧叶片，夹装机构用于固定压板，间歇旋转机构用于带动夹装机构旋转以调整叶片角度，补光灯用于在拍摄时提供辅助光线，相机用于获取叶片图像。0034所述暗箱为长方体结。

13、构，暗箱的六面均采用黑色亚克力板。所述暗箱包括箱体与箱门，箱门通过可拆卸合页1.1安装在箱体正面。0035所述相机、补光灯、夹装机构分别设置在暗箱内腔的上部、中部、下部。所述相机通说明书2/4 页4CN 116609270 A4过相机安装架2.1固定在暗箱内腔的上部(相机的镜头面向下方)。所述补光灯通过补光灯安装架3.1固定在暗箱内腔的中部(避免遮挡相机的镜头)。所述压板设置在暗箱内腔的下部，压板的两侧还配有夹装机构。所述间歇旋转机构设置在暗箱的外部，间歇旋转机构连接其中一个夹装机构。所述控制器电连接相机与补光灯。0036所述压板包括底板22与盖板23，盖板通过压板合页24可开合地定位在底板上。

14、。所述底板与盖板均采用透明亚克力板。拍摄时将叶片放在底板上，再合上盖板压住叶片。0037所述夹装机构包括夹座13、压臂14、伸缩件。所述压臂可摆动地定位在夹座上，压臂上设有压条14.1，压板放在夹座上，压臂下压时通过压条施压，保证盖板紧紧压住叶片。0038所述夹座安装在伸缩件上，伸缩件可带动压臂运动从而固定住压板与叶片，间歇旋转机构带动一侧的夹装机构旋转(另一侧的夹装机构被动旋转)，从而改变叶片角度，便于拍摄。0039所述伸缩件包括伸缩筒15、伸缩杆16、伸缩弹簧17、齿条18、拨杆19、不完全齿轮20。所述伸缩筒水平布置并且可转动地定位在暗箱的内壁上(两侧的伸缩筒同轴布置)，伸缩杆可轴向滑动。

15、地定位在伸缩筒中(两侧的伸缩杆伸出时相向运动，缩回时反向运动)，伸缩杆为阶梯轴(包括较细段与较粗段)，伸缩弹簧套在伸缩杆的较细段上(伸缩弹簧的两端分别顶住伸缩筒的端盖以及伸缩杆的较粗段)，伸缩弹簧可推动伸缩杆收回伸缩筒中，齿条设置在伸缩筒中并与伸缩杆的较粗段连接，不完全齿轮可转动地定位在伸缩筒中并与齿条啮合，拨杆与不完全齿轮固定并且通过条形槽15.1伸出伸缩筒外部，锁定结构设置在伸缩杆与伸缩筒之间。0040所述锁定结构中，伸缩杆的较粗段上设有凹孔31，凹孔中设有滑柱32，滑柱的顶端配有可上下运动的按钮33，锁定弹簧34套在滑柱上并且顶住按钮的底面，伸缩筒的筒壁上设有配合按钮的锁孔35，锁孔用于。

16、限制按钮向外弹出，按钮顶端的凸起可伸出锁孔外部。0041伸缩杆收回伸缩筒中时，按钮与锁孔错开，按钮顶住伸缩筒的内壁。需要伸出伸缩杆时，搬动拨杆(图4箭头方向)使得伸缩杆克服伸缩弹簧阻力向外移动，直至按钮嵌入锁孔时伸缩杆被锁住停止移动。如果按下按钮，按钮脱离锁孔，伸缩弹簧推动伸缩杆收回伸缩筒中。0042所述夹座固定在伸缩筒前端，夹座通过夹座连接件(图中省略)与伸缩筒固定，连杆21可转动地铰接在伸缩杆与压臂之间。因此，使用拨杆推出伸缩杆时，伸缩杆通过连杆驱动压臂下压，从而固定住压板与叶片，按下按钮，伸缩杆收回，压臂抬起，可取出压板与叶片。0043如图1所示，间歇旋转机构设置在暗箱的左侧。所述间歇旋。

17、转机构包括齿圈5、支架6、齿轮7、曲柄8、拉杆9、限位环10、把手11、转盘12。0044所述齿圈与暗箱侧壁固定，支架与限位环可转动地定位在暗箱侧壁上，齿轮可转动地定位在支架上并且齿轮与齿圈啮合，限位环与支架固定，限位环上设有缺口10.1，把手与支架的转轴固定，支架的转动轴线、限位环的中轴线、齿圈的中轴线同轴布置，拉杆通过曲柄与齿轮固定，拉杆上设有可旋转的套筒9.1。转动把手时，限位环与支架同时转动，齿轮沿着齿圈滚动，同时拉杆还围绕齿轮转动，拉杆的运动轨迹如图12所示。0045所述转盘可转动地定位在暗箱侧壁上，转盘的边沿设有四个凹口12.1，凹口的形状与限位环的外形相适合，凹口之间形成径向延伸。

18、的突出部12.2(限位环的缺口用于避让说明书3/4 页5CN 116609270 A5突出部)，每个突出部上设有配合拉杆的卡槽12.3(卡槽由两条立柱12.4组成)，转盘的转轴与其中一个伸缩件的伸缩筒连接。0046拉杆运动时可间歇性地嵌入卡槽(图6)，此时，拉杆的运动轨迹如图12中的弧线A所示(从B点嵌入卡槽，沿着弧线A运动，在C点脱离)，拉杆的运动轨迹与转盘旋转时卡槽的运动轨迹重合，拉杆带动转盘同步转动90度，转盘旋转时突出部刚好对准缺口，突出部伸入缺口避免转盘与限位环发生干涉。当拉杆脱离卡槽时(图7)，转盘停止转动，此时突出部退出缺口，凹口刚好包围住限位环，限位环起到限位作用阻挡转盘旋转。。

19、齿轮公转一周，拉杆嵌入卡槽一次，转盘旋转90度。0047所述转盘上还设有角度传感器(图中省略)，角度传感器电连接控制器，当叶片转动到水平和竖直位置时，相机对下方的叶片拍照，从而得到叶片正反面图像和侧面图像，通过这些数据可将叶片正反面图像合成为一张图像，再通过测量叶片侧面图像计算出叶片的厚度值。0048本发明的各部件均可外购获得。0049本发明的工作步骤是：00501、准备好叶片，将叶片放在底板上，合上盖板压住叶片；00512、打开箱门，将压板放入两侧的夹座上，推动两侧的拨杆将压板固定，补光灯打开；00523、合上箱门，持续转动把手，间歇旋转机构带动压板间歇转动，压板每转动90度后短暂停止一定时。

20、间(叶片在水平、竖直位置停止)，此时相机对下方的叶片拍照，然后继续转动，直至拍摄完叶片的四面图片；把手转动四圈，可以使叶片转动一周，完成拍摄。0053附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。说明书4/4 页6CN 116609270 A6图1图2说明书附图1/5 页7CN 116609270 A7图3图4图5说明书附图2/5 页8CN 116609270 A8图6图7图8说明书附图3/5 页9CN 116609270 A9图9图10图11说明书附图4/5 页10CN 116609270 A10图12说明书附图5/5 页11CN 116609270 A11。