基于微型ct的水稻分蘗性狀無損測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及機器視覺檢測技術領域，具體為一種基于微型CT的水稻分蘗性狀 無損測量裝置。
【背景技術】
[0002] 由于水稻抗倒伏問題是制約水稻增產的關鍵問題，同時隨著水稻功能基因組及分 子育種的飛速發展，需要在生物脅迫或土壤養分等不同的生長條件下進行表型性狀鑒定， 用系統分析的方法把基因功能和表型性狀聯系起來，最終為每個基因進行功能注釋。水稻 莖桿對于水稻來說，起到了養分輸送與抗倒伏的作用，而快速且精準的篩選出具有抗倒伏 能力的品種，將直接關系到產量的提升及功能基因的確定，因此水稻分蘗性狀的研究具有 重要意義。
[0003] 傳統的水稻分蘗性狀的測量手段主要依靠人工完成。利用量角器手動測量每根分 蘗的角度(分蘗與水平面夾角）；手動選取單根分蘗，取倒一節，將分蘗剪斷，利用游標卡尺 測量外徑長軸、短軸，再取長軸與短軸的平均值為莖粗，用游標卡尺測量4個不同方向的壁 厚，取平均值為壁厚;再利用圓的面積公式，計算出髓腔面積和總面積。以上人工操作方法， 存在檢測效率低、有損離體測量、測量精度低、可重復性差等缺點。當一天測量成百上千株 水稻，傳統分蘗測量手段是無法完成的。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的目的是為了克服上述不足提供一種基于微型CT的水稻分蘗性狀無 損測量裝置。
[0005] 本實用新型包括升降臺5、平移臺7以及用于放置檢測樣品2的載物旋轉臺6,其特 征在于還包括用于提供穩定X射線束的微焦斑射線源3,用于采集平面陣列圖像的平板探測 器1，用于對微焦斑射線源3進行冷卻的射線源冷卻裝置8,所述平板探測器1設置在升降臺5 的上表面，所述載物旋轉臺6設置在平移臺7上，所述平板探測器1的探測面正對檢測樣品2， 所述微焦斑射線源3的射線輸出端正對檢測樣品2。
[0006] 所述的基于微型CT的水稻分蘗性狀無損測量裝置，還包括機械手10,用于將檢測 樣品2在指定位置與載物旋轉臺6之間進行來回搬運。
[0007] 所述的基于微型CT的水稻分蘗性狀無損測量裝置，還包括PLC控制器9和計算機4， 所述PLC控制器9的一端通過串口與計算機4相連，所述PLC控制器9的另一端與載物旋轉臺6 相連。
[0008] 本實用新型由機械手完成搬運工作，通過微焦斑射線源、載物旋轉臺及平板探測 器可以采集到檢測樣品的面陣列圖像，再基于計算機系統可以實現檢測樣品的斷層重建圖 像，通過機器視覺技術同時獲取水稻分蘗的分蘗數、莖粗、莖壁厚、髓腔面積、總面積、分蘗 角度等分蘗性狀。此外，本實用新型通過采用升降臺、平移臺和載物旋轉臺，避免了人工對 檢測樣品進行手工定位，不但大大提高了測量的準確率，而且節約了人力成本。
【附圖說明】
[0009] 圖1微型CT成像系統裝置示意圖。
[0010] 圖2微型CT成像系統技術流程圖。
[0011] 圖3分蘗角度計算示意圖。
[0012] 圖4水稻莖桿CT重建后的圖像。
[0013] 圖5水稻莖桿處理后的圖像。
[0014] 圖6 CT系統修正示意圖
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖及實施例進一步說明本實用新型。
[0016] 實施例:本實用新型所述的基于微型CT的水稻分蘗性狀無損測量裝置，包括升降 臺5、平移臺7以及載物旋轉臺6,其特征在于還包括微焦斑射線源3,用于提供穩定X射線束； 平板探測器1，用于采集平面陣列圖像;計算機4,用于接收、處理并輸出信息;射線源冷卻裝 置8,用于對微焦斑射線源3進行冷卻;PLC控制器9,用于控制載物旋轉臺6啟動停止的時間 和步進角度;所述平板探測器1設置在升降臺5的上表面，所述載物旋轉臺6設置在平移臺7 上，所述PLC控制器9的一端通過串口與計算機4進行通信交互，所述PLC控制器9的另一端與 載物旋轉臺6相連。還包括機械手10,用于將檢測樣品2在指定位置與載物旋轉臺6之間進行 來回搬運。
[0017] 所述計算機4內置測量系統，所述測量系統包括:設備控制模塊，用于通過計算機4 發送指令給機械手10和PLC控制器9,控制機械手10完成搬運功能，控制PLC控制器9驅動載 物旋轉臺6的伺服電機及驅動器，實現精確控制檢測樣品2的等間距間歇旋轉。圖像采集模 塊，每當檢測樣品2旋轉一個角度后停止時，用于接收平板探測器1采集到的檢測樣品2圖 像，從而控制平板探測器1與載物旋轉臺6的協調運轉。圖像處理模塊，用于對上述采集到的 圖像依次取同一行后組成正弦圖，基于FBP算法進行斷層圖像重建，并對斷層圖像進行圖像 處理，最后將性狀參數顯示并存儲。
[0018] -種基于微型CT的水稻分蘗性狀無損測量方法包括以下步驟：
[0019] 001、使用機械手10將檢測樣品2搬運至載物旋轉臺6上；
[0020] 002、保持微焦斑射線源3與平板探測器1靜止不動，通過PLC控制器9控制載物旋轉 臺6等間距間歇旋轉，以便易于精確控制檢測樣品2的角度；
[0021] 003、平板探測器1在載物旋轉臺6間歇停止時采集圖像并傳輸給計算機4;
[0022] 004、待完成一株檢測樣品2的所有角度采集后，由計算機4中的測量系統測量檢測 樣品2的分蘗性狀并存儲，最后由機械手10將檢測樣品2放回指定位置。
[0023]所述步驟004中測量檢測樣品2的分蘗性狀包括以下步驟：
[0024] 041、用標準樣品對微型CT成像系統的各項性能參數指標進行測試，同時，確定系 統重建的各項參數。
[0025] 042、在上述系統各項性能參數標定完成的基礎上，采集各個角度下的單個盆栽水 稻投影圖片，再選取同一高度下全角度線陣列圖像并組成正弦圖，基于FBP算法來獲取質量 較高的分蘗斷層重建圖像，FBP算法公式：
[0027]其中/〇V約為圖像分布函數，D為射線源到旋轉中心的距離，r、供分別為極坐標下 的長度和角度，β為射線源和旋轉中心連線與Y軸間的夾角，q(s)為投影函數，b(s)為卷積函 數，S為檢測器上與射線張角所對應的距離，
[0029] 。基于FBP算法并結合偏移校準、增益校準等CT圖像降噪技術來獲取質量較高的分 蘗斷層重建圖像，以解決水稻分蘗內部斷層結構的精準重建問題，為水稻分蘗性狀參數的 準確提取提供必要前提。
[0030] 043、上述基于FBP算法的分蘗斷層重建過程可基于C語言編程實現，并通過標準樣 品進行效果測試和程序修正，最終編譯成動態鏈接庫（.dl 1)供LABVIEW調用。
[0031] 所述步驟041中微型CT成像系統的各項性能參數指標包括系統空間放大倍率確 定、視場F0V確定、系統空間分辨率確定、系統均一性測試、系統密度分辨率測試、射線源發 散角、射線源電壓大小、射線源電流大小、投影旋轉角度，中心點位置以及物體到射線源的 距離。
[0032] 所述步驟043中，針對