植物中的营养素缺乏的检测制造技术

一种在用于估计在来自植物的叶片（100）中的营养素缺乏的系统中使用的盒体（6），以及使用这种盒体（6）的系统和方法。所述盒体（6）包括：上盖（8），适于容纳包括相机（3）和光源的成像设备，其中，所述上盖（8）包括至少一个开口（9）以允许所述相机（3）和光源进入所述盒体（6）的内部；底板（12），具有面向所述盒体（6）的所述内部的表面（13），所述表面（13）设有包括具有预定颜色的区域的图案；以及侧壁（7），其中，在使用中，将叶片（100）放置在所述表面（13）上，并且采集所述叶片（100）的图像（200），由此所述区域允许采集的图像的颜色校准。允许采集的图像的颜色校准。允许采集的图像的颜色校准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】植物中的营养素缺乏的检测


[0001]本专利技术一般地涉及植物中的营养素缺乏的检测。

技术介绍

[0002]植物中的营养素缺乏可以减缓生长或造成胁迫（stress），这最终造成降低的产量和对农民的经济损失。植物所需的营养素的示例是常量营养素、次要营养素和微量营养素，所述常量营养素以比微量营养素大的量被植物消耗。对植物生长重要的重要常量营养素和微量营养素的示例分别包括氮和铁。
[0003]许多类型的营养素缺乏首先通过叶片中的变色而被注意到。存在当缺乏特定营养素时观察到的特定变色，因此通过研究这些变色，可以标识特定缺乏。虽然现有的用于检测植物中的营养素缺乏的解决方案是可用的，但是它们通常被认为是不充分的或过于复杂的。因此，存在对新的解决方案的感知的需要。US8724979B2公开一种用于在受控照明下对封闭物（enclosure）中的物体进行成像的成像设备。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于检测植物中的营养素缺乏的改进的或替代的解决方案。
[0005]根据本专利技术的第一方面，这个和其他目的通过一种在用于估计在来自植物的叶片中的营养素缺乏的系统中使用的盒体来实现，其中，盒体包括：上盖，适于容纳包括相机和光源的成像设备，其中，所述上盖包括至少一个开口以允许所述相机和光源进入所述盒体的内部；底板，具有面向所述盒体的所述内部的表面，所述表面设有包括具有预定颜色的区域的图案；以及侧壁，其中，所述上盖、所述底板和所述侧壁一起限定了构成所述盒体的内部的空间，其中，在使用中，将叶片放置在所述表面上，并且采集所述叶片的图像，由此所述区域允许采集的图像的颜色校准。
[0006]所述盒体有助于在叶片周围产生黑暗空间，这有助于提高由成像设备采集的叶片的图像的质量。包括顶表面和底表面的盒体的壁可以是阻光的（非透射的）材料，使得它防止自然光进入盒体并影响测量。此外，该盒体还可以特别方便于携带并且易于操作，从而便于访问植物生长的不同地点以便执行营养素缺乏估计的农学家和其他人的工作。此外，可以使用低成本材料和简单制造技术以成本有效的方式来制造所述盒体。
[0007]盒体的黑暗空间有助于采集具有一致颜色再现的图像，因此使得能够对图像进行颜色分析。然而，还存在其他颜色变化来源，例如来自光源（闪光灯）的光的光谱分布的变化和相机的图像传感器中的颜色敏感度的变化。例如，不同设备（例如，不同移动电话）的光源通常被配置成发射白光，但是所发射的光可能关于强度、色温等仍然不同。
[0008]出于这个原因，根据本专利技术的图案用于所采集的图像的颜色校正。具体地，所述图案包括已知颜色（例如，白色）的区域，使得与已知颜色的这些区域相关的所采集图像中的像素可以用作颜色参考。这使得设备能够校准（校正）包括叶片的整个所采集图像的颜色，
以便使其对分析有用。
[0009]所述图案可以是黑白的，诸如黑色背景上的白点。
[0010]用于进入盒体的内部的不同方式是可能的。例如，底板可以是可拆卸的。替代地，上盖可以铰接地连接到所述侧壁中的一个。在一个实施例中，整个盒体可折叠成基本上平坦的状态。在其平坦的状态下，所述盒体可以更方便于存放和携带。
[0011]在一个实施例中，所述图案是重复（周期性）图案，以便使得能够检测采集的图像中的叶片的尺寸和/或形状。通过检测哪些白点可见（即，未被叶片遮蔽），可以近似得到尺寸和形状。
[0012]上盖可以是凹入的以容纳成像设备，并且盒体还可以包括用于将成像设备临时固定在上盖上的装置。
[0013]根据本专利技术的第二方面，提出一种用于估计在来自植物的叶片中的营养素缺乏的系统，其中，所述系统包括：根据本专利技术的第一方面的盒体；成像设备；和处理设备（单元），被配置成对所采集的图像进行颜色校准并且基于当叶片在盒体内部被放置在底板的表面上时由成像设备采集的叶片的图像来估计缺乏。
[0014]成像设备可以例如是还并入处理设备（单元）的便携式成像设备，诸如移动电话。
[0015]本专利技术的第二方面可以展现与第一方面相同或类似的特征和技术效果，反之亦然。
[0016]处理设备（单元）可以被配置成通过沿着至少两个直线分析成像的叶片而基于叶片的图像来估计缺乏，其中，每个直线在叶片的宽度方向上延伸和/或联结（join）位于叶片的边缘上的两个点。
[0017]本专利技术的专利技术人已经认识到，可以通过分析相对小的数据集来检测植物中的营养素缺乏，所述数据集可以从分析在叶片的图像中的明智选择的线而获得。线的数量取决于各种因素，诸如叶片的尺寸和形状。叶片越大，通常定义的线就越多。通常要求至少两个线来获得为了可靠地估计叶片是否遭受营养素缺乏以及如果这样的话估计缺乏的类型而需要的信息。
[0018]由处理设备沿着至少两个直线分析成像的叶片可以包括：确定每个直线的长度以确定叶片的年龄；沿着每个直线计量成像的叶片的颜色；以及沿着每个直线评估至少一个叶片成分，并且处理设备可以被配置成基于所确定的年龄、所计量的颜色和所评估的至少一个叶片成分来估计缺乏。
[0019]当确定营养素缺乏时，知道叶片的年龄是有用的。在较老的叶片中展现大多数常量营养素缺乏，因为这些营养素是移动的并且在胁迫条件下移动到较年轻的叶片。另一方面，在较年轻的叶片中展现大多数微量营养素缺乏，因为它们不是极易移动的（very mobile）。
[0020]评估至少一个“叶片成分”可以例如包括确定与所述线交叉的叶片叶脉的数量和/或确定叶片叶脉之间的区的尺寸。这些区的尺寸可以给出叶片中的叶绿素的量的指示，大的区与大的叶绿素的量相关联。
[0021]例如，通过将叶片的图像与参考库中的图像进行比较，可以估计任何缺乏。在更先进的实施例中，可以使用经训练的机器学习模型。使用机器学习模型可以有助于改进估计的质量。
[0022]根据本专利技术的第三方面，提出一种供根据第一方面的盒体使用的设备，该设备包括相机、光源和处理设备（单元），该处理设备（单元）被配置成对放置在根据第一方面的盒体的底板的表面上的叶片的由相机采集的图像执行颜色校准。
[0023]处理设备可以被配置成通过沿着至少两个直线分析成像的叶片而基于叶片的图像来估计缺乏，其中，每个直线在叶片的宽度方向上延伸和/或联结位于叶片的边缘上的两个点。
[0024]根据本专利技术的第四方面，提出一种确定叶片中的营养素缺乏的方法，其中，所述方法包括：将叶片放置在根据本专利技术的第一方面的盒体的底板的设有黑白图案的表面上，将成像设备定位在盒体的上盖上，当叶片在盒体内部被放置在底板的表面上时由成像设备采集叶片的图像，使用图案对采集的图像进行颜色校准；以及通过处理颜色校准的图像来估计所述缺乏。
[0025]处理可以包括沿着至少两个直线分析成像的叶片，其中，每个直线在叶片的宽度方向上延伸和/或联结位于叶片的边缘上的两个点。
[0026]所述方法还可以包括：确定每个直线的长度以确定叶片的年龄；沿着每个直线计量成像的叶片的颜色；以及沿着每个直线评估至少一个叶片成分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在用于估计在来自植物的叶片（100）中的营养素缺乏的系统（1）中使用的盒体（6），其中，所述盒体（6）包括：上盖（8），适于容纳包括相机（3）和光源（4）的成像设备（2），其中，所述上盖（8）包括至少一个开口（9）以允许所述相机（3）和光源（4）进入所述盒体（6）的内部；底板（12），具有面向所述盒体（6）的所述内部的表面（13），所述表面（13）设有包括具有预定颜色的区域的图案；以及侧壁（7），其中，所述上盖（8）、所述底板（12）和所述侧壁（7）一起限定了构成所述盒体（6）的内部的空间，其中，在使用中，将叶片（100）放置在所述表面（13）上，并且采集所述叶片的图像，由此所述区域允许采集的图像的颜色校准。2.根据权利要求1所述的盒体（6），其中，所述底板是可拆卸的，以允许进入到所述内部空间。3.根据权利要求1所述的盒体（6），其中，所述上盖（8）铰接地连接到所述侧壁（7）中的一个侧壁以允许进入到所述内部。4.根据权利要求3所述的盒体（6），其中，所述盒体能够折叠成基本上平坦的状态。5.根据前述权利要求中的一项所述的盒体（6），其中，所述图案是黑白的，诸如黑色背景上的白点。6.根据前述权利要求中的一项所述的盒体（6），其中，所述图案是重复图案，以便使得能够检测在采集的图像中的所述叶片（100）的尺寸和/或形状。7.根据前述权利要求中的任一项所述的盒体（6），其中，所述上盖（8）是凹陷的以容纳所述成像设备（2）。8.根据前述权利要求中的一项所述的盒体（6），其中，所述盒体（6）还包括用于将所述成像设备（2）临时固定在所述上盖（8）上的装置（10）。9.根据前述权利要求中的一项所述的盒体（6），还包括光漫射器（11），所述光漫射器（11）被布置成覆盖所述至少一个开口（9）的一部分以用于漫射由所述光源（4）发射的光。10.一种用于估计在来自植物的叶片（100）中的营养素缺乏的系统（1），其中，所述系统（1）包括：根据前述权利要求中的任一项所述的盒体（6）；成像设备（2），包括相机（3）和光源（4），所述成像设备与所述盒体（6）兼容；以及处理设备（14），被配置成基于当所述叶片（10...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：亚拉国际有限公司，
类型：发明
国别省市：