一种基于图像处理的农业智能平台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于图像处理的农业智能平台，包括视频采集模块、视频数据处理模块、种植区空间信息监测模块、环境参数采集模块、三维重构模块、中央处理器、预测分析模块、专家评估模块、物理模型构建模块、虚拟参数作动模块、虚拟传感器和仿真分析模块。本发明专利技术实现了对种植区作物品种、作物生长状态、种植环境参数以及作物总体覆盖面的实时监测分析，为后期种植方案的修改和调整提供了参考性的意见，一定程度上提高了作物的产量和品质；同时所有的数据均按预设的算法分类储存在指定的数据库内，在实现各种植区作物种植数据共享的同时，也方面了用于对数据的查询和调用。

An intelligent agricultural platform based on image processing

The invention discloses an intelligent agriculture platform based on image processing, including video capture module, data processing module, the planting area of spatial information monitoring module, the environment parameter acquisition module, 3D reconstruction module, a central processor, prediction analysis module, expert evaluation module, physical model, virtual parameter actuation module, virtual sensor the simulation and analysis module. The invention realizes the planting area of crop varieties, crop growth, crop planting environment parameters and the overall coverage of the real-time monitoring and analysis, provide suggestions for revision and adjustment of the late planting scheme, to a certain extent, improve the yield and quality of crops; at the same time, all the data are stored in the classification algorithm according to the preset the specified database, in the realization of various planting crop data sharing at the same time, also for the data query and call.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的农业智能平台
本专利技术涉及智能农业领域，具体涉及一种基于图像处理的农业智能平台。
技术介绍
目前，随着城镇化以及信息智能化的发展，智能农业将成为农业的发展方向，现有的农业生产具有非常大的主观性，农民往往根据往年的经验选择当年的种植物，比如去年大蒜价格昂贵，就会造成今年许多种植者跟随种植，从而造成当年大蒜产量过剩，价格下降，从而给农民造成巨大的经济损失，也造成了巨大的粮食浪费，而一种农作物的过剩，往往造成另一种农作物的不足。农作物的生长不仅取决于其自身的生长规律，而且还受到土壤、环境、气候等诸多自然条件的影响。精细农业的目标就是采集和分析这些影响农作物生长状况的数据，并在此基础之上做出符合农作物生长规律的农业生产决策，以对环境友好的方式促进农作物优质增产。农业参数的数据采集量很大，如光照、温度和湿度等，在农作物生长的特定时期更是需要频繁采集和分析，以支持进行农业生产决策。因此开发方便而实用的农田信息采集系统对于农业生产具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种基于图像处理的农业智能平台，实现了对种植区作物品种、作物生长状态、种植环境参数以及作物总体覆盖面的实时监测分析，为后期种植方案的修改和调整提供了参考性的意见，一定程度上提高了作物的产量和品质；同时所有的数据均按预设的算法分类储存在指定的数据库内，在实现各种植区作物种植数据共享的同时，也方面了用于对数据的查询和调用。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于图像处理的农业智能平台，包括：视频采集模块，用于实时相关种植区的卫星视频数据，并将所采集到的视频数据发送到视频数据处理模块和中央处理器；视频数据处理模块，用于通过kinect深度传感器进行所接收到的视频数据的深度图像的获取，并将获取的深度图像发送到三维重构模块；种植区空间信息监测模块，用于通过固定高程校正点获取种植区空间信息；环境参数采集模块，由若干个内设定位模块的监测节点构成，布置在种植区内，布置方式分为埋地式、地面分布式和半空分布式；用于进行作物种植相关参数数据的获取，并将采集到的数据发送到中央处理器；三维重构模块，用于将所获得的深度图像进行三角化，然后在尺度空间中融合所有三角化的深度图像构建分层有向距离场，对距离场中所有的体素应用整体三角剖分算法产生一个涵盖所有体素的凸包，并利用MarchingTetrahedra算法构造等值面，完成三维图像的重构；中央处理器，用于将环境参数采集模块所采集到的数据用其对应的北斗定位数据进行标记后储存在对应的数据库内，并将对应的视频数据进行分类储存；将完成标记的数据以及种植区空间信息监测模块所发送的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；还用于将完成标记的数据以及种植区空间信息监测模块所发送的数据转换成物理模型构建模块所能识别的数据格式发送到物理模型构建模块；用于根据人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于用户的注册，权限的管理和密码的修改；预测分析模块，用于根据接收到的数据进行种植区情况的评估预测分析并完成所有相同作物种植区的种植面积以及种植情况的统计分析，以表格的形式进行输出，并将得到的结果发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；专家评估模块，用于储存各类典型的种植区相关数据及其所可能带来的安全隐患模型，用于将接收到的数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；物理模型构建模块，用于采用FLAC3D根据中央处理器所发送的数据和控制命令生成各种种植区作物物理模型；虚拟参数作动模块，用于驱动参数变化的，与物理模型构建模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使种植区作物物理模型运动；还用于根据接收的控制命令进行种植区作物物理模型的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在种植区作物物理模型中插入的能直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；仿真分析模块，用于将输入可以划分为单元、特性、载荷、设计变量、设计目标和设计约束的仿真算法和仿真方法；所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果发送给虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示数据。优选地，所述定位模块包括北斗模块、RFID芯片和电子罗盘芯片，北斗模块内设有一中央处理模块，北斗定位输入信号经过噪音抑制模块和增益放大模块进入中央处理模块，北斗定位输出信号经过调制模块输出，RFID芯片和电子罗盘芯片与中央处理模块相连。优选地，所述RFID芯片用于记载该种植区的地理位置、种植植物品种名称以及土地所有人信息。优选地，所述预测分析模块包括：图形绘制模块，用于根据所监测到数据绘制各种曲线图；对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果；统计分析模块，用于根据接收到的数据判断农作物是否有虫害，并将相同作物种植区的种植面积以及种植情况的统计分析，以表格的形式进行输出。优选地，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成时态曲线和空间效应曲线，该时态曲线显示了各监测点的原始数据或参数数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随监测点推进的变化规律。优选地，所述每个监测节点内部采用至少一种传感器模块，该传感器模块为空气温湿度度/土壤温湿度传感器、天气/气体传感器、光照度/天气/气体/温湿度传感器中的一种或两种的组合。优选地，还包括两个显示屏，其中一个显示屏用于进行监测数据的播放，还用于显示人机操作模块输入的各种数据以及整个监测过程中需要显示的数据，并基于监测到的数据输出表征建筑变形情况的二维结果图、三维结果图；另一个显示屏用于进行物理模型的显示和整个仿真过程的显示。优选地，还包括一人机操作模块，用于进行各种控制命令和数据调用命令的输入，还用于输入作物施肥、施药、灌溉等人为操作种植数据的输入，并将输入的数据发送到中央处理器进行储存。输入的数据至少包括施肥/施药/灌溉的时间、品种、浓度、用量。优选地，还包括一数据共享模块，用于通过无线访问、下载或者无线传输的方式进行数据库内数据的共享。本专利技术具有以下有益效果：通过卫星视频数据的采集实现了作物生长状态以及种植面积的初步统计，通过kinect深度传感器进行视频图像的三维重构，使得用户可以更加直观的进行作物目前生长状态的观察；通过监测节点的合理布置，实现了作物生长环境参数数据的实时获取，为作物后期的种植方案的制定提供了参考性的意见，且所有参数均自带身份信息，方便了后期数据的整理和调用；通过预测分析模块的设计，可以实现作物未来生长情况、产量等的预测，也实现了各个种植区内作为总种植面积及种植状态数据的统计分析，为来年的作物选择种植提供了参考性的意见；通过物理模型的构建，实现了种植区作物物理模型的构建，并通过虚拟参数作动模块、虚拟传感器和仿真分析模块的自定义实现了作物物理模型的仿真分析。附图说明图1为本专利技术实施例一种基于图像处理的农业智能平台的系统框图。具体实施方式为了使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像处理的农业智能平台，其特征在于，包括：视频采集模块，用于实时相关种植区的卫星视频数据，并将所采集到的视频数据发送到视频数据处理模块和中央处理器；视频数据处理模块，用于通过kinect深度传感器进行所接收到的视频数据的深度图像的获取，并将获取的深度图像发送到三维重构模块；种植区空间信息监测模块，用于通过固定高程校正点获取种植区空间信息；环境参数采集模块，由若干个内设定位模块的监测节点构成，布置在种植区内，布置方式分为埋地式、地面分布式和半空分布式；用于进行作物种植相关参数数据的获取，并将采集到的数据发送到中央处理器；三维重构模块，用于将所获得的深度图像进行三角化，然后在尺度空间中融合所有三角化的深度图像构建分层有向距离场，对距离场中所有的体素应用整体三角剖分算法产生一个涵盖所有体素的凸包，并利用Marching Tetrahedra算法构造等值面，完成三维图像的重构；中央处理器，用于将环境参数采集模块所采集到的数据用其对应的北斗定位数据进行标记后储存在对应的数据库内，并将对应的视频数据进行分类储存；将完成标记的数据以及种植区空间信息监测模块所发送的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；还用于将完成标记的数据以及种植区空间信息监测模块所发送的数据转换成物理模型构建模块所能识别的数据格式发送到物理模型构建模块；用于根据人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于用户的注册，权限的管理和密码的修改；预测分析模块，用于根据接收到的数据进行种植区情况的评估预测分析并完成所有相同作物种植区的种植面积以及种植情况的统计分析，以表格的形式进行输出，并将得到的结果发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；专家评估模块，用于储存各类典型的种植区相关数据及其所可能带来的安全隐患模型，用于将接收到的数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；物理模型构建模块，用于采用FLAC3D根据中央处理器所发送的数据和控制命令生成各种种植区作物物理模型；虚拟参数作动模块，用于驱动参数变化的，与物理模型构建模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使种植区作物物理模型运动；还用于根据接收的控制命令进行种植区作物物理模型的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在种植区作物物理模型中插入的能直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；仿真分析模块，用于将输入可以划分为单元、特性、载荷、设计变量、设计目标和设计约束的仿真算法和仿真方法；所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果发送给虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示数据。...

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的农业智能平台，其特征在于，包括：视频采集模块，用于实时相关种植区的卫星视频数据，并将所采集到的视频数据发送到视频数据处理模块和中央处理器；视频数据处理模块，用于通过kinect深度传感器进行所接收到的视频数据的深度图像的获取，并将获取的深度图像发送到三维重构模块；种植区空间信息监测模块，用于通过固定高程校正点获取种植区空间信息；环境参数采集模块，由若干个内设定位模块的监测节点构成，布置在种植区内，布置方式分为埋地式、地面分布式和半空分布式；用于进行作物种植相关参数数据的获取，并将采集到的数据发送到中央处理器；三维重构模块，用于将所获得的深度图像进行三角化，然后在尺度空间中融合所有三角化的深度图像构建分层有向距离场，对距离场中所有的体素应用整体三角剖分算法产生一个涵盖所有体素的凸包，并利用MarchingTetrahedra算法构造等值面，完成三维图像的重构；中央处理器，用于将环境参数采集模块所采集到的数据用其对应的北斗定位数据进行标记后储存在对应的数据库内，并将对应的视频数据进行分类储存；将完成标记的数据以及种植区空间信息监测模块所发送的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；还用于将完成标记的数据以及种植区空间信息监测模块所发送的数据转换成物理模型构建模块所能识别的数据格式发送到物理模型构建模块；用于根据人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于用户的注册，权限的管理和密码的修改；预测分析模块，用于根据接收到的数据进行种植区情况的评估预测分析并完成所有相同作物种植区的种植面积以及种植情况的统计分析，以表格的形式进行输出，并将得到的结果发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；专家评估模块，用于储存各类典型的种植区相关数据及其所可能带来的安全隐患模型，用于将接收到的数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；物理模型构建模块，用于采用FLAC3D根据中央处理器所发送的数据和控制命令生成各种种植区作物物理模型；虚拟参数作动模块，用于驱动参数变化的，与物理模型构建模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使种植区作物物理模型运动；还用于根据接收的控制命令进行种植区作物物理模型的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在种植区作物物理模型中插入的能直接获取相应的结果或信息的目标的逻...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹤，于合龙，李德欣，曹丽英，段云鹏，赵春喜，马丽，李晨曦，姜浩，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22