一种基于植物光照图像的植物生长状态识别方法技术

本发明专利技术提供一种基于植物光照图像的植物生长状态识别方法，包括：通过提取采集到的植物长时间连续变化图像的深度信息和植物的光照信息，结合土壤特性信息，获取植物的植株坐标并将所述植物的植株坐标数据标准化，构建基于植株器官集群的条件随机场模型，并采用训练样本进行训练，得到植株器官变化状态训练的识别模型，最终根据待识别目标植物的样本特征，利用该识别模型，诊断检测植物生长状态变化趋势。本发明专利技术能够提高对植物植株图像数据和环境数据，以及对土壤的种类、营养含量及光照强度色度等各项环境参数的辨识度，从而能够准确判定各植株器官的生长状态。

A recognition method of plant growth state based on plant illumination images

The present invention provides a plant growth state identification method based on the plant light image, including: extracting the depth information of the long and continuous changing image of the plant and the illumination information of the plant, combining the soil characteristics information, obtaining plant plant coordinates and standardization of plant coordinate data. A conditional random field model based on plant organ cluster was built, and training samples were used to get the identification model of plant organ change state training. Finally, the identification model was used to identify the change trend of plant growth according to the sample characteristics of the target plants. The invention can improve the image data and environmental data of plant plants, as well as the identification degree of various environmental parameters, such as the species of soil, the content of nutrient and the color of light intensity, so as to accurately determine the growth state of each plant organ.

【技术实现步骤摘要】
一种基于植物光照图像的植物生长状态识别方法
本专利技术涉及农业生产
，更具体地，涉及一种基于植物光照图像的植物生长状态识别方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，农业生产正在迅速改变着传统的耕作模式，现代工业技术己经逐渐渗透到农业生产中，农业技术逐渐向知识化信息化的方向发展。尤其是随着工业化水平的提高，现代设施农业应运而生，在全球迅速崛起，并且逐渐形成资金、技术密集型的高新技术产业，成为当今世界最具活力的产业之一。现代温室一般指进行工厂化植物生产的温室，一般具有利用环境自动控制、电子技术、生物技术、机器人和新材料等进行植物周年连续生产的系统。由于工业化的设施技术管理手段的应用，可以使作物在可控环境下生长。因此，温室蔬菜生产从某种程度上打破了植物生长的地域和时空界限，通过温湿度、光照、土壤等因素的控制，可以达到近于全年可耕作的条件，能够大大增加作物生长期，提高单位面积的产量。由于作物对环境因素比较敏感，环境胁迫会直接在作物的植株形态上有所反应。比如：黄瓜缺氮的情况下，茎干木质化，变硬，叶片发黄；黄瓜缺磷时植株矮小，嫩叶会变小，发干，出现暗灰色等。目前实际的农业生产管理中多是管理人员本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于植物光照图像的植物生长状态识别方法，其特征在于，包括：S1，基于样本植株的长时间连续变化图像，以及所述样本植株的生长环境土壤特性信息，获取所述样本植株的植株色彩纹理坐标，并基于所述样本植株的光照信息预测目标植物的叶片吸收光照图像；S2，对所述植株色彩纹理坐标进行数据标准化处理，从标准化处理后的样本植株图像中提取植株器官，并基于所述叶片吸收光照图像，确定所述目标植物的喜光类型；S3，通过分析统计所述植株器官的器官特性在空间和时间上的变化突出性，并分析所述目标植物决策聚类的所述喜光类型，构建关注器官群和目标植物生长光；S4，基于所述关注器官群，计算每个所述样本植株关于各植株器官的多维拉...

【技术特征摘要】
1.一种基于植物光照图像的植物生长状态识别方法，其特征在于，包括：S1，基于样本植株的长时间连续变化图像，以及所述样本植株的生长环境土壤特性信息，获取所述样本植株的植株色彩纹理坐标，并基于所述样本植株的光照信息预测目标植物的叶片吸收光照图像；S2，对所述植株色彩纹理坐标进行数据标准化处理，从标准化处理后的样本植株图像中提取植株器官，并基于所述叶片吸收光照图像，确定所述目标植物的喜光类型；S3，通过分析统计所述植株器官的器官特性在空间和时间上的变化突出性，并分析所述目标植物决策聚类的所述喜光类型，构建关注器官群和目标植物生长光；S4，基于所述关注器官群，计算每个所述样本植株关于各植株器官的多维拉普拉斯特征；S5，基于每个所述植株器官的多维拉普拉斯特征，构建拉普拉斯聚类核，将所有所述多维拉普拉斯特征聚类为对应的器官分类，并提取每个所述器官分类的聚类索引中心；S6，针对每个所述器官分类对应的所述植株器官，基于每个所述植株器官所属的所述聚类索引中心，构建器官特征字典；S7，基于所述器官特征字典和所述样本植株对应的多维拉普拉斯特征，构建并训练植株器官集群的条件随机场模型，获取植物状态识别模型；S8，基于所述目标植物生长光，以及所述目标植物的待识别光照图像对应的植株器官多维拉普拉斯特征，利用所述植物状态识别模型，预测所述目标植物的生长状态变化趋势。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1的步骤进一步包括：S11，提取所述长时间连续变化图像的深度信息和所述样本植株的光照信息，利用基于朴素贝叶斯分类器的物体识别方法，确定所述样本植株的植株位置；S12，基于所述样本植株的植株位置和所述样本植株的生长环境土壤特性信息，获取所述样本植株的植株色彩纹理坐标；S13，利用高阶滤波器模拟所述样本植株叶片吸收光线的功能，预测所述目标植物的叶片吸收光照图像。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述对所述植株色彩纹理坐标进行数据标准化处理的步骤进一步包括：分别对所述样本植株的植株大小、植株器官特征和植株土壤分布进行标准化处理；其中，对所述样本植株的植株大小进行标准化处理的步骤进一步包括：选取所述样本植株中植株形态模型满足设定标准的植株作为标准尺寸植株；保持所述样本植株对应的植株图像特征矢量的方向不变，将每个所述植株图像特征矢量的长度调整为所述标准尺寸植株对应的植株图像特征矢量的长度；选取所述样本植株的指定器官作为中心器官，构建植株树，并根据所述标准尺寸植株对应的植株图像特征矢量的长度，移动各所述植株树，调整移动矢量；对所述样本植株的植株器官特征进行标准化处理的步骤进一步包括：以所述指定器官作为新坐标参考空间的坐标零点，移动所有所述植株树；对所述样本植株的植株土壤分布进行标准化处理的步骤进一步包括：以所述样本植株的生长环境土壤左边界至右边界矢量作为原始坐标系横轴，确定原始坐标系；以所述样本植株的生长环境土壤界面中心为所述新坐标参考空间的坐标零点，构...

【专利技术属性】
技术研发人员：高万林，张琛驰，仲贞，赵龙，王敏娟，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11