植物组织生长状况的研判系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及植物组织生长状况的研判系统及方法。针对采集植物生长图像中出现的精准性不足而导致技术人员不能第一时间发现植株生长异常，或者做出错误判断的问题，本发明专利技术提供的系统包含：检测模块，用于检测植物所处环境的第一光照强度；以及与所述检测模块通讯连接的控制模块，当所述检测模块检测到所述环境的第一光照强度超过或低于能够客观还原植物组织生长状况的预设光照强度范围时，所述控制模块调节所述环境的第一光照强度至预设光照强度范围内并采集所述植物的第一图像，其中，所述控制模块被配置为：判断所述第一图像的清晰度并调节植物所处环境的光照强度，进而获得能够用于特征数据提取的第二图像。够用于特征数据提取的第二图像。够用于特征数据提取的第二图像。

【技术实现步骤摘要】
植物组织生长状况的研判系统及方法


[0001]本专利技术涉及植物监测
，尤其涉及植物组织生长状况的研判系统及方法。

技术介绍

[0002]我国是农业大国，在农业生产中，作物病害经常发生，而且病害的发生速度和传播速度非常快，若某地区出现病虫害而未及时采取措施，病虫害将在短时间内大面积传播，导致作物的产量大幅减少甚至颗粒无收，因此，农业生产中植物的生长状况的监测成为必不可少的过程。现有技术中的监测方法通常采用人工辨别和通过遥感技术采集植物的图像以判断植物的生长状况。
[0003]一方面，农业种植的作物通常数量多、面积广，人工肉眼辨别植株是否发生病虫害这一方法会耗费大量时间和人力，易产生肉眼疲劳从而辨别效率很低，并且，一些微小病斑或颜色改变很容易被忽略，植物遭遇病虫害的初期若未及时采取相应的措施控制病虫害，由于其蔓延速度快，后期会导致植物大面积感染而产生巨大损失；而通过遥感技术，如卫星或无人机采集植物的图像，判断植物的生长状况虽然简单快捷，但是在不同的天气或者在同一天的不同时刻由于太阳光照射方向、云层散射等因素的影响，采集的图像的明暗、颜色、和清晰度的精确性会发生变化，因此，后期进行图像分析时的准确性不能得到保证。
[0004]另一方面，目前采集图像的角度通常是从植物的顶端朝基部进行拍摄的，这种拍摄角度单一，而植物、太阳、测量装置的空间位置是固定的，单一的拍摄角度无法观测到每株植物的生长状况，且当植物的叶片发生弯曲、倾斜、重叠或扭转时会对图像造成干扰，分析时结果不准确。
[0005]此外，现有技术中的植物组织生长状况的研判系统主要是基于图像采集植物特征而生成对应的比对结果，通过多维度或多角度的信息采集增加研判系统结果生成的准确性，然而，研判系统的前期采集数据的准确度通常会被忽视，因而对研判结果的影响也未被考虑。例如，当研判系统需要采集植物的叶片大小以确定植物的生长状态时，由于接收到外部的太阳光的光强度过大，部分叶片的边缘在拍摄时产生光晕，而造成叶片的识别面积小于实际面积，或者当研判系统需要采集植物的叶片颜色以判断植物是否发生病虫害时，由于温室内为植物补给的红蓝光的光强度比较低且具有颜色，采集的图像的颜色会受到影响，实际的斑块为黄色而在采集的图像中呈现褐色，使得研判结果不准确。
[0006]现有技术对植物生长状况的研判系统的研究通常更关注研判方法，而忽视采集的目标植物图像的精准性，即前期采集数据的准确性不能得到保证，当采集到的植物生长图像颜色受到光照、拍摄角度等因素的影响变得模糊不准确时，会影响系统对植物生长状况研判的精准性，从而导致技术人员不能第一时间发现植株生长异常，或者做出错误判断，因此不利于及时进行有效的干预，最终使得植物产量降低。
[0007]随着市场需求的上升，传统的育种规模无法满足当前的需求。为了尽快获得相应需求的作物品种和作物产量，需要尽量减少或避免作物培育过程中的意外，例如，不能及时发现作物感染病害的情况，以提高育种效率，缩短育种年限。因此，本申请提供植物组织生
长状况的研判系统及方法，本技术方案适用于育种设备。植物生长过程的精确监测结果有助于管理人员及时发现植物生长过程中的不利因素并采取相应的措施，进而加速育种进程。
[0008]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0009]现有技术中的植物组织生长状况的研判系统主要是基于图像采集植物特征而生成对应的比对结果，通过多维度或多角度的信息采集增加研判系统结果生成的准确性，目前对植物生长状况的研判系统的研究通常更关注研判方法，而忽视采集的目标植物图像的精准性，前期采集数据的准确性不能得到保证，即研判系统的前期采集数据的准确度通常会被忽视，因而对研判结果的影响也未被考虑。当采集到的植物生长图像颜色受到光照、拍摄角度等因素的影响变得模糊不准确时，会影响系统对植物生长状况研判的精准性，从而导致技术人员不能第一时间发现植株生长异常，或者做出错误判断，因此不利于及时进行有效的干预，最终使得植物产量降低。
[0010]针对现有技术之不足，本专利技术提供了植物组织生长状况的研判系统，包含：
[0011]检测模块，用于检测植物所处环境的第一光照强度；
[0012]以及与所述检测模块通讯连接的控制模块，
[0013]当所述检测模块检测到所述环境的第一光照强度超过或低于能够客观还原植物组织生长状况的预设光照强度范围时，所述控制模块调节所述环境的第一光照强度至预设光照强度范围内并采集所述植物的第一图像，其中，
[0014]所述控制模块被配置为：
[0015]当所述第一图像中的符合试验需求的用于提取特征数据的部位的清晰度大于标准阈值时，调节所述部位的所处环境的第二光照强度，进而获得能够用于特征数据提取的第二图像。
[0016]在植物培育系统中，通常是提取采集模块采集的图像或视频中的特征数据对植物生长状态进行判断，但是，由于植物所处环境的光照条件的影响，采集的图像并不能准确反映植物的实际生长状况，例如，外部环境光照过暗或过亮，导致采集的图像曝光不足或过曝，后续提取的特征的准确性也因此受到影响，如采集的图像边缘不清晰，图像中局部过暗等均会影响后期数据提取。而本专利技术通过检测模块在第一次采集图像前进行一次环境的光照强度的检测，判断此时的光照强度是否处于预设光强范围内，理论上，在处于预设光强范围的背景下采集的图像清晰、明暗合适，图像能够用于数据提取。当第一光照强度超过或低于预设光强范围时，控制模块控制功能输出模块将植物所处环境的光照强度调整至预设光强范围内，再进行第一图像的采集，减少无用图像的采集。采集第一图像对其可用性进行判断，当第一图像的清晰度为标准阈值时，说明第一图像能够直接用于特征数据提取；当第一图像的清晰度超过标准阈值时，说明采集的图像不能用于特征数据提取。进一步地，对符合试验需求的用于提取特征数据的部位所处的环境进行第二次光照强度的调节，与现有技术
相比：本专利技术通过调整用于提取特征数据的部位的光照强度而保证采集的图像在后续分析中可用性。本专利技术的目的并不是要求完整图像均能用于特征数据提取，只需要局部的符合试验要求的目标区域能够用达到特征数据提取的要求即可。另一方面，现有技术通过调整整体的环境的光照强度保证拍摄图像的可用性，而实际操作过程方法(直接调整培育植物的空间中补光灯的亮度)并不能保证图像局部区域的清晰度达到标准，可能图像中一部分的清晰度达到要求，而另一部分的清晰度达不到要求。因此调整所述植物的用于特征数据提取的部位的所处环境的第二光照强度以采集能够用于特征数据提取的第二图像，保证用于数据提取的第二图像能够客观反映植物的真实生长状况。
[0017]优选地，所述系统包括具有补光单元和遮光单元的功能输出模块，其中，
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.植物组织生长状况的研判系统，包含：检测模块(100)，用于检测植物所处环境的第一光照强度；以及与所述检测模块(100)通讯连接的控制模块(200)，其特征在于，当所述检测模块(100)检测到所述环境的第一光照强度超过或低于能够客观还原植物组织生长状况的预设光照强度范围时，所述控制模块(200)调节所述环境的第一光照强度至预设光照强度范围内并采集所述植物的第一图像，其中，所述控制模块(200)被配置为：当所述第一图像中的符合试验需求的用于提取特征数据的部位的清晰度大于标准阈值时，调节所述部位的所处环境的第二光照强度，进而获得能够用于特征数据提取的第二图像。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括具有补光单元(310)和遮光单元(320)的功能输出模块(300)，其中，所述补光单元(310)通过调节其高度以改变向植株的符合试验需求的用于提取特征数据的部位所处环境投放光线的角度和第二光照强度；所述遮光单元(320)通过调节其相对所述植物高度方向的倾斜度和/或高度的方式改变植物的所述部位所处环境的第二光照强度。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当所述第一图像中的所述植物的符合试验需求的用于提取特征数据的部位所处的目标区域的清晰度大于所述标准阈值时，所述控制模块(200)控制所述功能输出模块(300)的高度或倾斜度以获取所述第二图像。4.根据权利要求1～3任一项所述的系统，其特征在于，所述控制模块(200)包括获取所述目标区域的清晰度的第一判断单元(210)和获取所述目标区域的亮度值的第二判断单元(220)，其中，当所述第一判断单元(210)获取的所述目标区域的清晰度大于所述标准阈值时，所述第二判断单元(220)获取所述目标区域的亮度值。5.根据权利要求1～4任一项所述的系统，其特征在于，基于所述第一图像中的目标区域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，杨其长，周成波，李宗耕，巫小兰，袁泉，
申请(专利权)人：中国农业科学院都市农业研究所，
类型：发明
国别省市：