CN105510335A - 一种家用种植机的植物生长状况检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供一种家用种植机的植物生长状况检测方法，其特征在于：利用家用种植机的控制器、摄像头、光照度传感器、LED光源、C02发生器、C02浓度传感器、温湿度传感器、温湿度控制器，通过图像识别技术进行初步检测，再通过光合作用过程中C02浓度变化进行补充检测，检测步骤包括：图像采集、图像识别、环境调整、C02浓度变化检测、计算分析。采用本方法，可以克服单纯的图像识别技术不够准确的弊端，且利用植物自身光合作用，避免其他环境因素对检测的干扰，检测得到的信息更加全面和准确，为种植机对植物生长环境进行调控提供科学指导。

Description

一种家用种植机的植物生长状况检测方法
技术领域
本发明涉及温室植物生长信息和环境信息检测技术领域，尤其是一种家用种植机的植物生长状况检测方法。
背景技术
随着我国温室技术研究水平的不断提高，人们已经逐步摸索出植物生长的光照、湿度、水肥等环境参数与植物长势、生产过程之间的作用关系，并通过长期的种植实践知晓了不同植物生长各阶段的种植标准控制参数，包括各阶段标准叶片大小、茎秆粗细、标准光照时间、强度、颜色、标准环境温湿度、标准土壤温湿度、标准二氧化碳及氧气浓度等，逐步建立起一套基于植物生长环境信息的综合评价体系。通过对植物的生长情况进行检测，并根据检测得到的数据对植物的生长环境信息作出评价，就可以进一步指导人们对植物生长环境进行调整，以制定最优的控制策略。
目前的植物生长信息检测方法主要包括以下几类：
一、通过光电和排水量检测，这种方法需要取下叶片进行检测，无法自动获取植物的生长状况且对植物有损；
二、通过光谱技术、红外温度探测技术等无损探测方法检测，这类方法不会损害植株，但仅靠光谱、冠层温度单一检测方法，只能获取植物生长某一方面的孤立信息，且检测过程容易受到作物冠层结构、土壤背景光谱及大气窗口、温湿度等环境因素的影响，难以对植物生长状态作出全面、系统、准确的判断；
三、通过视觉图像识别技术进行检测，即通过摄取植物图像，与植物生长各阶段的图像进行比对，判断出植物所处的生长区间。虽然检测方法简便且不会损害植株，但有些情况下，植物在不同生长区间的图像差别不明显，或者植物在某一生长区间持续期间的视觉图像差别不大，光凭图像识别技术难以识别到植物生长过程中的细微变化，难以做出全面而准确的判断。
为了克服前述检测方法存在的弊端，发明人积极探索研究，发现利用现有的图像识别技术、植物生长各阶段的种植标准控制参数以及植物自身光合作用的原理就可以更加准确地检测到植物的生长状况，本案由此产生。
发明内容
针对现有方法和技术的不足，本发明要解决的技术问题是一种家用种植机的植物生长状况检测方法，其特征在于：一种家用种植机的植物生长状况检测方法，其特征在于：利用家用种植机的控制器、摄像头、光照度传感器、LED光源、C02发生器、C02浓度传感器、温湿度传感器、温湿度控制器进行检测，检测步骤如下：
第一步，通过图像识别技术进行初步检测：
（1）图像采集：控制器控制摄像头采集植物图像；
（2）图像识别：控制器读取植物图像，依据植物生长各阶段的标准图像信息，初步估算出植物所处的生长区间，并获得植物在该生长区间对应的种植控制标准参数；
第二步，通过光合作用过程中C02浓度变化检测对图像识别技术无法检测到的植物生长细微变化进行补充检测：
（1）环境调整：关闭LED光源，使植物处于暗室状态，无法进行光合作用，控制器按照种植控制标准参数将温湿度控制器设定为标准温湿度，将C02发生器设定为标准C02发生浓度；
（2）C02浓度变化检测：待温湿度传感器显示的温湿度以及C02浓度传感器所显示的C02浓度稳定后，控制器开启LED光源，并将光照强度设定为标准光强，光合作用一段时间后，控制器读取C02浓度传感器所显示的C02浓度数值；
（3）计算分析：控制器根据标准C02发生浓度与光合作用后C02浓度传感器所显示的C02浓度的差值，计算出光合作用前后C02浓度的变化，据此分析植物的光合作用情况，进一步获知植物的生长状况信息；
本发明利用图像识别技术初步估算出植物的生长区间，按照该生长区间的种植控制标准参数，对植物生长环境进行初步调整，以适应植物的生长需求，为了克服图像识别技术难以检测植物生长细微变化的缺陷，再辅助以光合作用前后C02浓度变化的检测，对植物的光合作用能力作出评价，进一步获知植物的生长状况。这种测试方法可以克服单纯的图像识别技术不够准确的弊端，且利用植物自身光合作用，避免其他环境因素对检测的干扰，检测得到的信息更加全面和准确，为种植机对植物生长环境进行调控提供科学指导。
附图说明
图1是本发明所述方法所需硬件组成示意图。
图2是本发明所述方法的检测流程图。
具体实施方式
本发明所述的一种家用种植机的植物生长状况检测方法所需硬件组成及检测流程分别如图1、图2所示。
本发明所述的一种家用种植机的植物生长状况检测方法所需硬件组成包括：
用于控制其他硬件的种植机控制器，种植机控制器能够从其他外部设备上获取植物不同生长阶段的种植标准控制参数和标准图像库。种植控制标准参数包括植物生长各阶段所需的标准光照时间、强度、颜色、标准环境温湿度、标准土壤温湿度、标准二氧化碳及氧气浓度、影响光合作用的因素等；图片库可以反映植物生长各阶段的图像信息，包括叶片大小、茎秆粗细等；
用于采集植物图像并传输给控制器进行识别的摄像头；
用于给植物提供光照的LED光源以及用于采集光照强度数据并传输给控制器的光照度传感器；
用于控制环境温湿度的温湿度控制器以及用于采集环境温湿度数据并传输给控制器的温湿度传感器；
用于给植物提供C02的C02发生器以及用于检测环境中C02浓度数据并传输给控制器的C02浓度传感器。
本发明所述的一种家用种植机的植物生长状况检测方法的检测步骤如下：
首先，通过图像识别技术对植物的生长区间进行初步检测，包括：
图像采集：即摄像头采集植物图像，并将植物图像传输给控制器；
图像识别：即控制器读取植物图像，并识别出图像中的叶片大小或者茎秆粗细等信息，再依照植物生长各阶段的标准图像信息，初步估算出植物所处的生长区间，并获得植物在该生长区间对应的种植控制标准参数，比如并标准光强、温湿度以及C02浓度参数；
到此时为止，通过图像识别技术进行生长区间的初步检测已完成，并可以根据初步检测的结果——植物所处的生长区间，得到植物在该生长区间对应的种植控制标准参数，比如并标准光强、温湿度以及C02浓度参数，并据此对植物的生长环境进行调控，以适应植物的实际生长需求。
但由于植物在同一生长区间的图像差别不大，仅仅通过图像识别技术是无法检测到植物在同一生长区间内的细微变化的，因此需要进行进一步的补充检测，即在其它影响植物光合作用的因素固定的情况下，通过光合作用前后C02浓度的变化来对植物的光合作用情况进行评价，从而进一步获知植物的生长状况信息。
补充检测的步骤如下：
环境调整：关闭LED光源，使植物处于暗室状态，无法进行光合作用，控制器按照种植控制标准参数将温湿度控制器设定为标准温湿度，将C02发生器设定为标准C02发生浓度；
C02浓度变化检测：待温湿度传感器显示的温湿度以及C02浓度传感器所显示的C02浓度稳定后，控制器开启LED光源，并将光照强度设定为标准光强；光合作用一段时间后，控制器读取C02浓度传感器所显示的C02浓度数值；
计算分析：控制器根据标准C02发生浓度与光合作用后C02浓度传感器所显示的C02浓度的差值，计算出光合作用前后C02浓度的变化，据此分析植物的光合作用情况，进一步获知植物的生长状况信息。
在固定光照强度、温度、湿度的前提下，植物光合作用前后C02浓度变化可以反映植物的光合作用能力，进而反映植物的实际生长信息。当植物处于某一生长区间时，其图像差别不大，通过图像识别技术难以获知植物在这一生长区间的实际生长情况，补充以C02浓度变化的检测，可以在免受其他环境因素干扰的情况下，通过植物自身光合作用的情况，获知植物的生长状况，得到全面而准确的信息，从而在接下来的种植控制中，调整光强、温湿度等环境因素，制定最有利于植物生长的种植控制方案。
以上仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (1)

1.一种家用种植机的植物生长状况检测方法，其特征在于：利用家用种植机的控制器、摄像头、光照度传感器、LED光源、C02发生器、C02浓度传感器、温湿度传感器、温湿度控制器进行检测，检测步骤如下：
第一步，通过图像识别技术进行初步检测：
（1）图像采集：控制器控制摄像头采集植物图像；
（2）图像识别：控制器读取植物图像，依据植物生长各阶段的标准图像信息，初步估算出植物所处的生长区间，并获得植物在该生长区间对应的种植控制标准参数；
第二步，通过光合作用过程中C02浓度变化检测对图像识别技术无法检测到的植物生长细微变化进行补充检测：
（1）环境调整：关闭LED光源，使植物处于暗室状态，无法进行光合作用，控制器按照种植控制标准参数将温湿度控制器设定为标准温湿度，将C02发生器设定为标准C02发生浓度；
（2）C02浓度变化检测：待温湿度传感器显示的温湿度以及C02浓度传感器所显示的C02浓度稳定后，控制器开启LED光源，并将光照强度设定为标准光强，光合作用一段时间后，控制器读取C02浓度传感器所显示的C02浓度数值；
（3）计算分析：控制器根据标准C02发生浓度与光合作用后C02浓度传感器所显示的C02浓度的差值，计算出光合作用前后C02浓度的变化，据此分析植物的光合作用情况，进一步获知植物的生长状况信息。
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