CN105812739B - 一种自动采集植物生长信息的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种自动采集植物生长信息的系统和方法，其中自动采集植物生长信息的系统包括依次连接的监控装置、视频数据学习训练装置和信息展示装置，所述监控装置用于拍摄待检测植物的生长视频；所述视频数据学习训练装置用于定时的获取所述生长视频中的一帧画面，对获取的画面进行处理，并分析计算待检测植物在获取的各个时间点的生长数据，根据任意相邻两个时间点的生长数据计算该段时间内植物的生长率；所述信息展示装置用于展示所述视频学习训练装置的计算结果。该系统能够自动完成对待检测植物的信息的采集和计算，大大的减轻了科研人员的负担，且计算结果较为准确。

Description

一种自动采集植物生长信息的系统和方法
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种自动采集植物生长信息的系统和方法。
背景技术
植物在各个阶段的生长速度，是对该物种的研究的一项重要指标。
在技术不够发达的时候，研究植物的生长变化主要是靠肉眼来分辨，这样的分辨方法不能得出植物在各个阶段准确清楚的生长信息，随着视频监控的发展，视频监控系统在我国农业科研环境中的重要性已经逐渐加强，但是在现阶段也往往是只利用视频监控系统拍摄植物的生长，植物的生长信息还是人工计算和分析，人工的计算分析存在计算量较大且容易出现偏差，监测环境艰苦，工作强度大等问题，并且通过人工计算出的结果在进行保存和查询时也面临着工作量巨大的问题，给后续对植物的研究带来阻碍。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有的采集植物生长信息中出现的计算量较大容易产生偏差、工作强度大的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动采集植物生长信息的系统，包括依次连接的监控装置、视频数据学习训练装置和信息展示装置，所述监控装置用于拍摄待检测植物的生长视频；所述视频数据学习训练装置用于定时的获取所述生长视频中的一帧画面，对获取的画面进行处理，并分析计算待检测植物在获取的各个时间点的生长数据，根据任意相邻两个时间点的生长数据计算该段时间内待检测植物的生长率；所述信息展示装置用于展示所述视频学习训练装置的计算结果。
其中，所述视频数据学习训练装置包括图像预处理模块、主成分分析模块和计算模块，所述图像预处理模块对待检测植物进行边缘检测，锁定待检测植物；所述主成分分析模块用于分析待检测植物的主要特征和边界特点；所述计算模块根据所述主成分分析模块的分析结果计算待检测植物在各个时间点的生长数据和生长率。
其中，所述视频数据学习训练装置还包括数据管理模块，所述数据管理模块与所述计算模块双向连接，用于存储计算模块的计算结果并向所述计算模块提供计算数据。
其中，还包括控制装置，所述控制装置同时与所述监控装置和所述视频数据学习训练装置连接，所述控制装置用于控制所述视频数据学习训练装置定时的获取拍摄的生长视频中的画面，还用于根据所述视频数据学习训练装置的计算结果控制所述监控装置随待检测植物的生长方向调整拍摄角度。
其中，上述任一项所述信息展示装置为显示器。
本发明还提供了一种自动采集植物生长信息的方法，包括步骤S1，拍摄待检测植物的生长视频；S2，定时的获取生长视频中在一个时间点的画面，计算待检测植物在获取的各个时间点的生长数据和待检测植物的生长率。
其中，所述步骤S2还包括S21，获取一个时间点的画面；S22，对该画面中的待检测植物的主要特征进行分析处理；S24，根据分析处理的结果计算待检测植物在该时间点的生长数据，并将该数据存储到数据库内；S25，获取下一时间点的画面；S26，重复步骤S22至S24；S27，根据计算出的待检测植物在相邻的两个时间点的生长数据分析待检测植物在相邻两个时间点内的生长率；S28，重复步骤S25至S27。
其中，所述步骤S22还包括对获取的画面中的植物进行边缘检测和主成分分析，分析待检测植物的主要特征和边界特点。
其中，所述步骤S24还包括将获取的该时间点的画面以二维数组的形式存至数据库。
其中，所述步骤S27还包括将计算出的待检测植物的生长率存储到数据库中。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种自动采集植物生长信息的系统，该系统包括对待检测植物连续拍摄生长视频的监控装置、定时获取拍摄视频中的画面的视频数据学习训练装置，视频数据学习训练装置根据所获取画面分析计算待检测植物在获取的各个时间点的生长数据，并根据各个时间点的生长数据计算待检测植物在相邻两个时间点之间的生长率，同时计算结果在信息展示装置中显示，该系统能够自动完成对待检测植物的信息的采集和计算，大大的减轻了科研人员的负担，且计算结果较为准确。本发明还提供了一种自动采集植物生长信息的方法，首先拍摄待检测植物的生长视频，然后定时的获取生长视频中在一个时间点的画面，计算待检测植物在各个时间点的生长数据和待检测植物的生长率，该方法采用全自动的方式实现对待检测植物的检测和生长数据的计算，计算结果较为准确。
附图说明
图1是本发明实施例提供的自动采集植物生长信息的系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的自动采集植物信息的方法的流程图。
图中：1：监控装置；2：视频数据学习训练装置；3：信息展示装置；4：控制装置；21：图像预处理模块；22：主成分分析模块；23：计算模块；24：数据管理模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供的一种自动采集植物生长信息的系统，包括依次连接的监控装置1、视频数据学习训练装置2和信息展示装置3，监控装置1用于拍摄待检测植物的生长视频，视频数据学习训练装置2用于定时的获取视频监控装置1拍摄的生长视频中的一帧画面，对获取的画面进行处理，并分析计算待检测植物在获取的各个时间点的生长数据，根据任意相邻两个时间点的生长数据计算该段时间内待检测植物的生长率；信息展示装置3用于展示视频学习训练装置的计算结果。
具体为监控装置1连续对待检测植物进行连续监控，拍摄待检测植物的生长视频，视频数据学习训练装置2定时的获取生长视频在一个时间点的画面，获取该画面时，取在一个时间点前后时间内的一段视频，将该视频分割为单帧画面，对每帧画面进行分析，得到所取时间点的画面数据的平均值，避免造成较大的误差，分析该时间点的画面计算待检测植物在该时间点的生长数据，一定时间以后视频数据学习训练装置2再次获取生长视频在一个时间点的画面，进行分析计算出在待检测植物该时间点的生长数据，根据两次计算出的生长数据计算待检测植物在这段时间内的生长率，视频数据学习训练装置2自动定时获取视频画面，通过相邻两个时间点的生长数据的分析，得出在某一时期待检测植物的生长率。
视频数据学习训练装置2包括图像预处理模块21、主成分分析模块22和计算模块23，图像预处理模块21对待检测植物进行边缘检测，锁定待检测植物；主成分分析模块22用于分析待检测植物的主要特征和边界特点；计算模块23根据主成分分析模块22的分析结果计算待检测植物在各个时间点的生长数据和生长率。
进一步地，视频数据学习训练装置2还包括数据管理模块24，数据管理模块24与计算模块23双向连接，用于存储计算模块23的计算结果并向计算模块23提供计算数据，每次计算模块23计算得出的数据都会存储到数据管理模块24中，通过计算学习，实时更新待检测植物的主成分值，存储的数据作为下次计算的依据，因为不同阶段的植物的主成分不一样，通过这种学习的方式，可以更新主成分，以便于观察待检测植物在各个不同时期的变化。
进一步地，该自动采集植物生长信息的系统还包括控制装置4，控制装置4同时与监控装置1和视频数据学习训练装置2连接，控制装置4根据待检测植物的生长特点控制视频数据学习训练装置2定时的获取拍摄的视频中的画面，两次获取画面相隔的时间根据待检测植物的生长特点来定，以便于更好的观察植物的生长规律，控制装置还用于根据视频数据学习训练装置2的计算结果控制监控装置1随待检测植物的生长方向调整拍摄角度，计算模块23还可以计算植物的生长角度和衰败速度等数据，当植物的生长角度由于光线等原因，偏离监控范围时，控制装置4根据计算结果适时调整监控装置1中摄像头的角度，使得摄像头集中拍摄待检测植物的生长视频。
进一步地，信息展示装置3为显示器。在显示器上人们可以直观的看到待检测植物在每个时间点的生长数据及待检测植物的生长率、衰败速度和生长角度等信息，还提供待检测植物生长率的图表查询等操作。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种自动采集植物生长信息的方法，其特征在于：包括步骤S1，拍摄待检测植物的生长视频；S2，定时的获取生长视频中在一个时间点的画面，这里所说的一个时间点的画面是取该时间点前后一段时间内的视频，分割为单帧画面，对每帧画面进行分析，取平均值既得到该时间点的画面，这样取得的数据较为准确，减小了误差，根据所取画面计算待检测植物在获取的各个时间点的生长数据和待检测植物的生长率。
具体为，步骤S2还包括S21，获取一个时间点的画面，S22，对该画面中的待检测植物的主要特征进行分析处理，包括对获取的画面中的植物进行边缘检测和主成分分析，分析待检测植物的主要特征和边界特点；S23，根据分析处理的结果计算待检测植物在该时间点的生长数据，并将该数据存储到数据库内作为初始值，还包括将获取的该时间点的画面以二维数组的形式存至数据库；S24，获取下一时间点的画面；S25，对该画面中的待检测植物的主要特征进行分析处理，包括对获取的画面中的植物进行边缘检测和主成分分析，分析待检测植物的主要特征和边界特点，根据分析处理的结果计算待检测植物在该时间点的生长数据，并将该数据存储到数据库内更新数据库内初始值；S26，根据计算出的待检测植物在相邻的两个时间点的生长数据分析待检测植物在相邻两个时间点内的生长率，还包括将计算出的待检测植物的生长率存储到数据库中，便于查询；S27，重复步骤S24至S26，即再次获取下一时间点的画面，对该画面中的待检测植物的主要特征进行分析处理，包括对获取的画面中的植物进行边缘检测和主成分分析，分析待检测植物的主要特征和边界特点，根据分析处理的结果计算待检测植物在该时间点的生长数据，并将该数据存储到数据库内更新数据库内初始值，根据计算出的待检测植物在相邻的两个时间点的生长数据分析待检测植物在相邻两个时间点内的生长率，还包括将计算出的待检测植物的生长率存储到数据中，便于查询。本实施例中自动的定时获取生长视频的画面，计算待检测植物在各个时间点的生长数据和待检测植物的生长率，减少了认为操作，大大减轻了人们的体力劳动和脑力劳动，且计算结果更为准确。使用时，本实施例提供的方法可以采用本发明实施例提供的系统来完成，也可以采用其他的装置来完成。
综上所述，本发明实施例提供了一种自动采集植物生长信息的系统和方法，通过监控装置拍摄待检测植物的生长视频，视频数据训练学习装置定时的获取生长视频中的画面，对画面进行边缘检测、主成分分析等操作，计算出待检测植物在所获取的各个时间点的生长数据，以前一次计算出的生长数据作为初始值，通过比较待检测植物在一个时间点的生长数据与初始值，得出待检测植物在一段时间内的生长率、衰败率及生长的角度，控制装置可以根据计算结果适时调整监控装置的拍摄角度，使得监控装置一直处于最佳的拍摄视角，该系统完全自动化，大大降低了人类的劳动，且计算的结果更为精确，更加适合现代化信息采集的需要。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种自动采集植物生长信息的系统，其特征在于：包括依次连接的监控装置、视频数据学习训练装置和信息展示装置，所述监控装置用于拍摄待检测植物的生长视频；所述视频数据学习训练装置用于定时的获取所述生长视频中的一帧画面，对获取的画面进行处理，并分析计算待检测植物在获取的各个时间点的生长数据，根据任意相邻两个时间点的生长数据计算该段时间内植物的生长率；所述信息展示装置用于展示所述视频数据学习训练装置的计算结果；
还包括控制装置，所述控制装置同时与所述监控装置和所述视频数据学习训练装置连接，所述控制装置用于控制所述视频数据学习训练装置定时的获取生长视频中的画面，还用于根据所述视频数据学习训练装置的计算结果控制所述监控装置随待检测植物的生长方向调整拍摄角度。
2.根据权利要求1所述的自动采集植物生长信息的系统，其特征在于：所述视频数据学习训练装置包括图像预处理模块、主成分分析模块和计算模块，所述图像预处理模块对待检测植物进行边缘检测，锁定待检测植物；所述主成分分析模块用于分析待检测植物的主要特征和边界特点；所述计算模块根据所述主成分分析模块的分析结果计算待检测植物在各个时间点的生长数据和生长率。
3.根据权利要求2所述的自动采集植物生长信息的系统，其特征在于：所述视频数据学习训练装置还包括数据管理模块，所述数据管理模块与所述计算模块双向连接，用于存储计算模块的计算结果并向所述计算模块提供计算数据。
4.根据权利要求1-3任一项所述的自动采集植物生长信息的系统，其特征在于：所述信息展示装置为显示器。
5.一种如权利要求1-3任一项所述的自动采集植物生长信息的系统的采集方法，其特征在于：包括步骤
S1，拍摄待检测植物的生长视频；
S2，定时的获取生长视频中在一个时间点的画面，计算待检测植物在获取的各个时间点的生长数据和待检测植物的生长率。
6.根据权利要求5所述的自动采集植物生长信息的系统的采集方法，其特征在于：所述步骤S2还包括
S21，获取一个时间点的画面；
S22，对该画面中的待检测植物的主要特征进行分析处理；
S23，根据分析处理的结果计算待检测植物在该时间点的生长数据，并将该数据存储到数据库内；
S24，获取下一时间点的画面；
S25，执行步骤S22至S23；
S26，根据计算出的待检测植物在相邻的两个时间点的生长数据分析待检测植物在相邻两个时间点内的生长率；
S27，执行步骤S24至S26。
7.根据权利要求6所述的自动采集植物生长信息的系统的采集方法，其特征在于：所述步骤S22还包括对获取的画面中的植物进行边缘检测和主成分分析，分析待检测植物的主要特征和边界特点。
8.根据权利要求6所述的自动采集植物生长信息的系统的采集方法，其特征在于：所述步骤S24还包括将获取的该时间点的画面以二维数组的形式存至数据库。
9.根据权利要求6所述的自动采集植物生长信息的系统的采集方法，其特征在于：所述步骤S27还包括将计算出的待检测植物的生长率存储到数据库中。
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