轮式机器人测量叶片角度，帮助玉米种植

来自北卡罗莱纳州立大学和爱荷华州立大学的研究人员展示了一种自动化技术，能够准确测量田间玉米植物叶片的角度。这项技术使叶片角度的数据收集比传统技术效率显著提高，为植物育种人员更快地提供有用的数据。

“植物叶片相对于茎的角度很重要，因为叶片角度会影响植物进行光合作用的效率，”一篇论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学生物与农业工程助理教授向立荣说。“例如，在玉米中，你想要顶部的叶子相对垂直，但茎秆下方的叶子更水平。这样植物就能收获更多的阳光。专注于植物育种的研究人员监测这种植物结构，因为这为他们的工作提供了信息。

“然而，传统的测量叶片角度的方法需要用量角器手工测量叶片，这既耗时又费力，”项说。“我们想找到一种方法来自动化这个过程——我们做到了。”

这项被称为AngleNet的技术有两个关键组成部分:硬件和软件。

在这种情况下，硬件是安装在轮子上的机器人设备。该装置由手动操纵，足够窄，可以在作物行之间导航，每行之间间隔30英寸(农民使用的标准宽度)。该设备本身由四层相机组成，每一层相机都被设置为不同的高度，以捕捉周围植物上不同水平的叶子。每一层都有两个摄像头，可以捕捉树叶的立体视图，并对植物进行3D建模。

当该设备沿着一排植物向下移动时，它被设定为在多个高度捕捉它所经过的每一棵植物的多个立体图像。

所有这些可视化数据都被输入一个软件程序，然后计算每棵植物不同高度叶片的叶片角度。

“对于植物育种家来说，重要的是不仅要知道叶子的角度是多少，还要知道这些叶子离地面有多远，”项说。“这为他们提供了评估每行植物叶片角度分布所需的信息。反过来，这可以帮助他们识别具有理想性状或不理想性状的遗传系。”

为了测试AngleNet的准确性，研究人员将机器人在玉米地里测量的叶片角与使用传统技术手工测量的叶片角进行了比较。

“我们发现AngleNet测量的角度与手工测量的角度相差不超过5度，这在植物育种的可接受误差范围内，”项说。“我们已经与一些作物科学家合作，利用这项技术，我们乐观地认为，更多的研究人员将有兴趣采用这项技术来指导他们的工作。最终，我们的目标是帮助加快植物育种研究，提高作物产量。”

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com。

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