一种基于多传感器的梅花耐热性能指标监测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于监测技术领域，公开了一种基于多传感器的梅花耐热性能指标监测系统及方法，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测系统包括：梅花图像采集模块、温度采集模块、湿度采集模块、空气成分浓度采集模块、土壤测定模块、中央控制模块、数据修正模块、图像增强模块、形态特征分析模块、性能评估模块、显示模块。本发明专利技术通过数据修正模块根据待处理节点和周边节点的相关数据对待处理节点的监测梅花数据进行修正处理，使最终的修正结果更接近于应测得的数据，减小后续应用过程中的误差；同时，通过图像增强模块利用多摄像头多角度采集画面，通过合成不同角度和焦点的图像，大大增强了图像的清晰度。

A Monitoring System and Method of Plum Blossom Heat Resistance Index Based on Multi-sensor

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器的梅花耐热性能指标监测系统及方法
本专利技术属于监测
，尤其涉及一种基于多传感器的梅花耐热性能指标监测系统及方法。
技术介绍
梅(学名：ArmeniacamumeSieb.)：蔷薇科李属落叶小乔木，高4-10米；树皮浅灰色或带绿色，平滑；小枝绿色，光滑无毛。叶片卵形或椭圆形，叶边常具小锐锯齿，灰绿色。花单生或有时2朵同生于1芽内，直径2-2.5厘米，香味浓，先于叶开放；花萼通常红褐色，但有些品种的花萼为绿色或绿紫色；花瓣倒卵形，白色至粉红色。果实近球形，直径2-3厘米，黄色或绿白色，被柔毛，味酸；果肉与核粘贴；核椭圆形，顶端圆形而有小突尖头，基部渐狭成楔形，两侧微扁，腹棱稍钝，腹面和背棱上均有明显纵沟，表面具蜂窝状孔穴。花期冬春季，果期5-6月(在华北果期延至7-8月)。梅花是我国传统名花，已有3000多年的栽培历史，主要分布在长江流域。由于“温室效应”现象日益明显，全球气温持续升高，特别是我国长江流域及以南区域夏季近4O℃高温、冬春期间近20℃日温差，已经成为制约梅花生长发育的主要环境因子，梅花生长发育面临高温逆境的严峻挑战，在夏季高温高湿环境下经常会造成卷叶、落叶，甚至造成死亡，因此对梅花耐热性进行研究对梅花的推广应用具有重要意义。然而，目前梅花耐热性研究主要侧重于在实验室测定生理生化指标或相关性状分子鉴定。对梅花耐热性生物学性状观测也只采用传统的人工取样记载观测方式，效率低、连续性不够、观测数据误差大，且图像采集一般只能相机拍照方式，不能与观测数据实时匹配。综上所述，现有技术存在的问题是：现有传统梅花耐热性监测方式落后，效率低、连续性不够、数据误差大；同时，采集梅花图像与观测数据不能实时匹配。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于多传感器的梅花耐热性能指标监测系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法包括：第一步，利用多个摄像器采集梅花图像数据；利用温度传感器采集梅花温度数据；利用基于数据融合进行温度补偿的湿度传感器采集梅花湿度数据；第二步，利用空气浓度传感器采集梅花周围空气中二氧化碳、氧气浓度数据；利用电感耦合等离子体质谱测定梅花种植土壤中的水以及各种微量元素的含量；第三步，利用修正程序对采集的数据进行修正操作；利用图像处理软件对采集的图像进行增强处理；第四步，利用分析程序根据采集梅花图像、梅花周围温度、湿度、空气成分浓度分析梅花的形态特征信息；包括：是分析植物学形态特征，如植株是否正常生长、是否卷叶、叶片颜色是否正常、叶片是否掉落、新芽是否生长正常、枝条有无干枯等。第五步，利用评估程序根据采集的数据评估梅花的耐热性能；第六步，利用显示器显示采集的梅花图像、温度、湿度、空气成分浓度数据信息。进一步，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法的数据融合技术具体包括：(1)利用归一化法对采集的数据样本进行预处理：其中，为第i个输入样本归一化值；Xi为第i个输入样本标定值；Xmin为输入样本最小标定值；Xmax为输入样本最大标定值；(2)将采集的数据样本四分之三作为训练样本集，四分之一作为校验样本集；(3)选用径向基核函数构成支持向量机：K(x，xi)＝exp(-|x-xi|2/2σ2)其中，(x，xi)为数据样本集，xi∈Rn为N维样本输入；(4)采用粒子群优化算法优化支持向量机的惩罚因子、损伤函数和径向基核函数的参数；(5)利用优化后的参数对支持向量机进行重新训练，得到优化的支持向量机模型，基于优化的支持向量机模型的湿度传感器大幅度提高测量的精准度。进一步，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法的数据修正方法如下：(1)获取待处理节点的监测梅花数据和影响所述监测梅花数据的相关数据；(2)获取各周边节点的相关数据，所述周边节点为与所述待处理节点相邻的节点；(3)根据所述待处理节点与各周边节点的相关数据确定修正层数、各修正层中各周边节点的权值和偏移值；(4)根据所述修正层数、各修正层中各周边节点的权值和偏移值对所述监测梅花数据进行修正处理，得到最终修正结果。进一步，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法的图像增强方法如下：1)设计多摄像头采集装置，保证各个摄像头采集的梅花图像有共同范围；2)使用上一步设计的装置进行初始梅花图像采集，校准各个摄像头并计算各个摄像头的参数；3)每个摄像头开始进行每帧梅花图像的采集，同时获得多幅原始梅花图像；4)使用第二步的参数对各个摄像头采集到的原始梅花图像进行初始变换；5)计算变换后的各幅梅花图像之间的冗余信息，产生梅花图像清晰度增强参数；6)利用梅花图像清晰度增强参数对变换后的梅花图像的每个像素进行实时增强运算，生成一幅更为清晰的合成梅花图像；7)输出合成梅花图像；8)重复步骤3)至步骤7)，直到完成规定时长的梅花图像采集。本专利技术的另一目的在于提供一种基于所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法的基于多传感器的梅花耐热性能指标监测形态，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测形态包括：梅花图像采集模块，与中央控制模块连接，用于通过多个摄像器采集梅花图像数据；温度采集模块，与中央控制模块连接，用于通过温度传感器采集梅花温度数据；湿度采集模块，与中央控制模块连接，用于通过湿度传感器采集梅花湿度数据；空气成分浓度采集模块，与中央控制模块连接，用于通过空气浓度传感器采集梅花周围空气中二氧化碳、氧气浓度数据；中央控制模块，与梅花图像采集模块、温度采集模块、湿度采集模块、空气成分浓度采集模块、数据修正模块、图像增强模块、形态特征分析模块、性能评估模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；数据修正模块，与中央控制模块连接，用于通过修正程序对采集的数据进行修正操作；图像增强模块，与中央控制模块连接，用于通过图像处理软件对采集的图像进行增强处理；形态特征分析模块，与中央控制模块连接，用于通过分析程序根据采集梅花图像、梅花周围空气浓度分析梅花的形态特征信息；性能评估模块，与中央控制模块连接，用于通过评估程序根据采集的数据评估梅花的耐热性能；显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示采集的梅花图像、温度、湿度、空气浓度数据信息。本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术通过数据修正模块在对监测梅花数据进行修正时，不仅结合待处理节点自身的相关数据，还会结合周边节点的相关数据，通过根据待处理节点和周边节点的相关数据对待处理节点的监测梅花数据进行修正处理，使最终的修正结果更接近于应测得的数据，减小后续应用过程中的误差；同时，通过图像增强模块利用多摄像头多角度采集画面，通过合成不同角度和焦点的图像，大大增强了图像的清晰度。同时本专利技术通过测定土壤中的水、微量元素的含量进一步确定梅花的生理性状、保证监测的全面性以及准确性。同时本专利技术利用数据融合技术对湿度传感器进行了温度补偿与校正，能够大幅度提高测量的精准度，从而更加准确的把握梅花的耐热性能指标。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的基于多传感器的梅花耐热性能指标监测系统结构框图；图中：1、梅花图像采集模块；2、温度采集模块；3、湿度采集模块；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法，其特征在于，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法包括：第一步，利用多个摄像器采集梅花图像数据；利用温度传感器采集梅花温度数据；利用基于数据融合进行温度补偿的湿度传感器采集梅花湿度数据；第二步，利用空气浓度传感器采集梅花周围空气中二氧化碳、氧气浓度数据；利用电感耦合等离子体质谱测定梅花种植土壤中的水以及各种微量元素的含量；第三步，利用修正程序对采集的数据进行修正操作；利用图像处理软件对采集的图像进行增强处理；第四步，利用分析程序根据采集梅花图像、梅花周围温度、湿度、空气成分浓度分析梅花的形态特征信息；第五步，利用评估程序根据采集的数据评估梅花的耐热性能；第六步，利用显示器显示采集的梅花图像、温度、湿度、空气成分浓度数据信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法，其特征在于，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法包括：第一步，利用多个摄像器采集梅花图像数据；利用温度传感器采集梅花温度数据；利用基于数据融合进行温度补偿的湿度传感器采集梅花湿度数据；第二步，利用空气浓度传感器采集梅花周围空气中二氧化碳、氧气浓度数据；利用电感耦合等离子体质谱测定梅花种植土壤中的水以及各种微量元素的含量；第三步，利用修正程序对采集的数据进行修正操作；利用图像处理软件对采集的图像进行增强处理；第四步，利用分析程序根据采集梅花图像、梅花周围温度、湿度、空气成分浓度分析梅花的形态特征信息；第五步，利用评估程序根据采集的数据评估梅花的耐热性能；第六步，利用显示器显示采集的梅花图像、温度、湿度、空气成分浓度数据信息。2.如权利要求1所述的基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法，其特征在于，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法的数据融合技术具体包括：(1)利用归一化法对采集的数据样本进行预处理：其中，为第i个输入样本归一化值；Xi为第i个输入样本标定值；Xmin为输入样本最小标定值；Xmax为输入样本最大标定值；(2)将采集的数据样本四分之三作为训练样本集，四分之一作为校验样本集；(3)选用径向基核函数构成支持向量机：K(x，xi)＝exp(-|x-xi|2/2σ2其中，(x，xi)为数据样本集，xi∈Rn为N维样本输入；(4)采用粒子群优化算法优化支持向量机的惩罚因子、损伤函数和径向基核函数的参数；(5)利用优化后的参数对支持向量机进行重新训练，得到优化的支持向量机模型，基于优化的支持向量机模型的湿度传感器大幅度提高测量的精准度。3.如权利要求1所述的基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法，其特征在于，所述基于多传感器的梅花耐热性能指标监测方法的数据修正方法如下：(1)获取待处理节点的监测梅花数据和影响所述监测梅花数据的相关数据；(2)获取各周边节点的相关数据，所述周边节点为与所述待处理节点相邻的节点；(3)根据所述待处理节点与各周边节点的相关数据确定修正层数、各修正层中各周边节点的权值和偏移值；(4)根据所述修正层数、各修正层中各周边节点的权值和偏移值对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫东，黄国林，曾斌，唐桂梅，张力，肖远志，
申请(专利权)人：湖南省园艺研究所，
类型：发明
国别省市：湖南,43