CN107491127B - 一种基于虚拟现实的种植环境控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于虚拟现实的种植环境控制系统和方法，所述系统包括虚拟现实模块和控制模块；所述控制模块用于实时控制种植环境中各设备的工作状态；所述虚拟现实模块用于构建种植环境全景模型，实时收集种植环境中各设备状态信息，并更新各设备在种植环境全景模型中的显示状态。通过虚拟全景模型，将控制效果在全景模型中进行实时效果、状态现实，实现了控制中的交互体验，反馈回来的工作状态数据实时编辑更新对应虚拟种植环境设备图像中的工作状态数据，使得虚拟种植环境设备图像能反映出真实的工作状况，可以随时根据新添设备以及更换种植作物等的需要修改种植环境立体图像进行种植环境布置设计预览。

Description

一种基于虚拟现实的种植环境控制系统和方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，更具体地，涉及一种基于虚拟现实的种植环境控制系统和方法。

背景技术

作为21世纪的高新技术，虚拟现实技术已被广泛应用于工业、农业、军事、医学、建筑等。在农业中的应用主要有：科研实验、农机设计与制造、教学、农技推广、农业生态景观的模拟等方面。研究表明，现有的虚拟现实农业技术主要是模拟现实，使人产生身临其境的感觉并且能够操纵其内的物体，并未真正连接真实环境，实现对真实环境的控制。

随着互联网和传感器的快速发展和普及，温室、大田智能控制系统逐渐应用到蔬菜大棚上。通过实时监测棚内的温度、含湿量、光照强度、二氧化碳含量、土壤的温度和含湿量等指标，并实时传递给计算机系统，系统经过分析和推理，发出指令指挥棚内的自动系统进行施肥、升温、加水等正确操作，保持棚内环境，保证系统正常运行，使植物在最适宜情况下生长。智能控制系统将信息技术与计算机结合起来，在农业上加以应用，实现了农业发展的变革，也是未来农业发展的具体方向。

传统的种植环境控制系统主要分为两种，一种是多个菜单式的控制模式，另一种是视觉与菜单分开的界面。前者只能在远端控制水泵、侧窗等设备的开关；后者在前者的基础上，可观察到当地作物的生长状况及周围环境。但两者的控制按钮与视觉页面分开，并未实现人机交互。

国内现阶段的温室、大田控制系统界面和操作普遍较为简陋，对状态数据和设备控制过程的展示较为抽象。首先，应用到展览和科普中，对展览的参观者、接受科普的学生缺乏吸引力；其次，应用到实际种植环境控制中，对操作者要求较高，不利于初学者或计算机操作不熟练的农民掌握。且将三维的种植环境映射为二维，需要较强的空间想象能力；同时状态和操作均不够直观，状态常通过数据呈现，且数据呈现与种植环境示意图分离，用户的操作也仅能通过按钮执行，与实际种植环境中的自然交互方式不符。用户很难建立对种植环境状态的直观感受，同时不自然的交互也不利于用户实施精确控制，影响用户的工作效率。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于虚拟现实的种植环境控制系统和方法，解决了现有技术中控制效果不直观、操作难度高、没有交互式体验的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种种植环境控制系统，包括虚拟现实模块和控制模块；所述控制模块用于实时控制种植环境中各设备的工作状态；所述虚拟现实模块用于构建种植环境全景模型，并实时收集种植环境中各设备状态信息，根据控制模块的实时控制更新各设备在种植环境全景模型中的显示状态。

作为优选的，还包括分类模块，所述分类模块用于将种植环境中的点划分为观察点和设备点，定义观察点和设备点在种植环境中的坐标，并将设备点与种植环境中各设备一一对应。

作为优选的，所述虚拟现实模块包括图像编辑子模块和显示子模块；

所述图像编辑子模块用于获取种植环境内任意观察点的全景视图，生成全景视图素材，并构建虚拟的种植环境模型，将全景视图素材以三维建模的形式融入种植环境模型，建立虚拟的种植环境全景模型；

所述显示子模块用于向用户显示的观察点全景视图。

作为优选的，所述虚拟现实模块还包括采集子模块；所述采集子模块用于实时采集种植环境中各设备的状态，并通过显示子模块进行显示。

作为优选的，所述虚拟现实模块还包括动作捕捉子模块和视角切换子模块；所述动作捕捉子模块用于捕捉用户各个部位的现实动作信息；所述视角切换子模块用于根据动作捕捉子模块的现实动作信息，并基于现实动作信息和种植环境全景模型实现虚拟现实效果，将相应的虚拟现实图像发送至显示子模块。

作为优选的，所述控制模块包括定位子模块、设备控制子模块；

所述定位子模块用于根据用户选定坐标定位到种植环境全景模型中对应的观察点或设备点；

所述设备控制子模块用于在用户选定坐标点为设备点时，对该设备点对应的设备进行控制。

作为优选的，所述显示子模块为VR眼镜，所述控制模块为遥控手柄。

作为优选的，还包括通讯云平台，所述通讯云平台连接控制模块、虚拟现实模块及种植环境中的各设备。

一种种植环境控制方法，包括：

将种植环境全景模型中的点分为观察点或设备点，构建虚拟的种植环境全景模型；

选择坐标，定位到种植环境全景模型中对应的观察点或设备点；

若定位到观察点，则对应显示该观察点的全景视图；若定位到设备点，则显示设备点对应的设备信息，并对该设备进行控制。

作为优选的，将种植环境全景模型中的点分为观察点或设备点，构建虚拟的种植环境全景模型，具体包括：

将种植环境中的点划分为观察点和设备点，定义观察点、设备点在种植环境中的坐标，并将设备点与种植环境中各设备一一对应；

获取种植环境内任意观察点的全景视图，生成全景视图素材，并构建虚拟的种植环境模型，将全景视图素材以三维建模形式融入种植环境模型，建立虚拟的种植环境全景模型。

本发明提出一种基于虚拟现实的种植环境控制系统和方法，通过建立种植环境的虚拟全景模型，将传感器状态及控制效果在种植环境全景模型中进行实时效果、状态现实，实现了控制中的交互体验。一方面，操作遥控手柄对种植环境虚拟全景模型和真实种植环境的设备进行同步控制；另一方面，反馈回来的工作状态数据实时编辑更新对应虚拟种植环境设备图像中的工作状态数据，使得虚拟种植环境设备图像能反映出真实的工作状况。另外，虚拟种植环境全景模型可以随时根据新添种植环境设备以及更换种植环境作物等的需要修改种植环境环境立体图像进行种植环境环境布置设计预览。能随时了解种植环境设备的工作状况是否出现异常，大大保障了控制的准确性、实时性。用户控制体验效果极为简易、人性化，以立体视觉为背景，“看”与“控”一体的人机交互控制优于以前菜单模式的控制。

附图说明

图1为根据本发明实施例的种植环境控制系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了一种种植环境控制系统，包括虚拟现实模块和控制模块；所述控制模块用于实时控制种植环境中各设备的工作状态；所述虚拟现实模块用于构建种植环境全景模型，并实时收集种植环境中各设备状态信息，根据控制模块的实时控制更新各设备在种植环境全景模型中的显示状态。

还包括分类模块，所述分类模块用于将种植环境中的点划分为观察点和设备点，定义观察点、设备点在种植环境中的坐标，并将设备点与种植环境中各设备一一对应。在本实施例中，种植环境中的点为种植环境中的空间点，即将种植环境中的空间点分为观察点和设备点，观察点则用于以该点为视角对种植环境整体进行观察，设备点则用于表示种植环境中各控制、监控设备。

所述虚拟现实模块包括图像编辑子模块、显示子模块；

所述图像编辑子模块用于获取种植环境内任意观察点的全景视图，生成全景视图素材，并构建虚拟的种植环境模型，将全景视图素材以三维建模的形式融入种植环境模型，具体的可以采用贴图的形式融入种植环境模型，建立虚拟的种植环境全景模型；

所述显示子模块用于向用户显示的观察点全景视图。所述虚拟现实模块还包括采集子模块；所述采集子模块用于实时采集种植环境中各设备的状态，并通过显示子模块进行显示。

作为优选的，所述虚拟现实模块还包括动作捕捉子模块和视角切换子模块；所述动作捕捉子模块用于捕捉用户各个部位的现实动作信息；所述视角切换子模块用于根据动作捕捉子模块的现实动作信息，并基于现实动作信息和种植环境全景模型实现虚拟现实效果，将相应的虚拟现实图像发送至显示子模块。

作为优选的，所述控制模块包括定位子模块、设备控制子模块；

所述定位子模块用于根据用户选定坐标定位到种植环境全景模型中对应的观察点或设备点；

所述设备控制子模块用于在用户选定坐标点为设备点时，对该设备点对应的设备进行控制。

实施例1

本实施例中将种植环境控制系统应用到温室中，提出了一种基于虚拟现实的温室控制系统，包括虚拟现实模块和控制模块；所述控制模块用于实时控制温室中各设备的工作状态；所述虚拟现实模块用于构建温室全景模型，并实时收集温室中各设备状态信息，根据控制模块的实时控制更新各设备在温室全景模型中的显示状态。

在本实施例中，还包括分类模块，所述分类模块用于将温室中的点划分为观察点和设备点，定义观察点、设备点在温室中的坐标，并将设备点与温室中各设备一一对应。同时，在现实温室中新增设备时，可以通过分类模块在对应位置处进行设备点的增加，更加方便。可以随时根据新添温室设备以及更换温室作物等的需要修改温室环境虚拟图像进行温室环境布置设计预览。

在本实施例中，所述虚拟现实模块包括图像编辑子模块、显示子模块；

所述图像编辑子模块用于获取温室内任意观察点的全景视图，生成全景视图素材，并构建虚拟的温室模型，将全景视图素材以贴图的形式融入温室模型，建立虚拟的温室全景模型；在实际虚拟温室全景模型的建立过程中，需要充分考虑环境因素，环境因素可分为气候学因素和植物生长因素，气候学因素有温度、湿度、光照、气流、CO₂浓度等。

虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术是一种计算机仿真系统，可以生成一种集视觉、听觉等行为为一体的真实虚拟环境，通过三维动态视景、实体行为交互等方式，向用户提供一种沉浸式的应用体验。本实施例中使用图像编辑子模块可以随时根据新添温室设备以及更换温室作物等的需要修改温室环境立体图像进行温室环境布置设计预览。用户即使不在农田也能通过温室环境的三维虚拟现实图像，感受实际温室的氛围。

所述显示子模块用于向用户显示的观察点全景视图，还用于显示各设备的运行状态及现实温室中各环境因素信息，并根据设备采集信息及运行信息进行即时更新。

在本实施例中，还包括多媒体模块，多媒体模块用于存储多媒体信息，包括视频、音频信息，显示子模块还可用于播放多媒体内容。

在本实施例中，所述虚拟现实模块还包括采集子模块；所述采集子模块用于实时采集温室中各设备的状态，并通过显示子模块进行显示，实时反馈的温室设备状态信息，通过获取现实温室设备的实时工作状况，将工作状态即时反馈发送至图像编辑子模块，以用于更改显示子模块显示图像中的温室设备显示数据。数据来源于但不仅限于空气温度、湿度、光照、二氧化碳、风向、风速、土壤湿度、EC值传感器、PH值传感器及湿帘、风机、顶棚、喷雾、天窗、水肥机、灯光、空调等设备状态。

用户操作的方法为遥控手柄操控、身体转动、眼睛移动或脑袋。在本实施例中，所述虚拟现实模块还包括动作捕捉子模块和视角切换子模块；所述动作捕捉子模块用于捕捉用户各个部位的现实动作信息；所述视角切换子模块用于根据动作捕捉子模块的现实动作信息，并基于现实动作信息和温室全景模型实现虚拟现实效果，将相应的虚拟现实图像发送至显示子模块。可以通过捕捉人的动作对应实现用户在虚拟温室全景模型中视角的切换，对温室全景模型中各个位置进行巡查。

在本实施例中，所述动作捕捉子模块可由多个动作捕捉感应器组成，多个动作捕捉感应器适于布置在用户身体上多个部位，用于分别感应用户身体上多个部位的动作。通过布置多个动作捕捉感应器就可以获取用户身体各个部位的动作信息，可以将用户的在现实场景中的动作信息精确地显示在虚拟场景中，实现用户的现实动作和虚拟场景的完美结合，提高用户的互动体验。

在本实施例中，显示子模块为VR眼镜，所述控制模块为遥控手柄。本实施中采用HTC VIVE虚拟现实眼镜及手柄实现视觉呈现和设备控制的交互。

在本实施例中所述控制模块包括定位子模块、设备控制子模块。

所述定位子模块用于根据用户选定坐标定位到温室全景模型中对应的观察点或设备点；

所述设备控制子模块用于在用户选定坐标点为设备点时，对该设备点对应的设备进行控制。设备控制子模块为智能中央控制器，实现对温室湿帘、风机、顶棚、喷雾、天窗、水肥机、灯光、空调等设备的同步开关操作。然后通过图像编辑子模块更新显示子模块的状态信息。

用户操作选定图像位置，通过该位置的坐标信息匹配用户在改坐标下预定义的内容，如果该内容是一个位置信息则切换到该位置的虚拟温室图像，并在该位置的图像下进行图像位置坐标选定，如果该内容是温室设备则将所处位置地址信息和设备名称信息发送给用户模块中的设备控制子模块。

作为优选的，还包括通讯云平台，所述通讯云平台连接控制模块、虚拟现实模块及温室中的各设备，通过现已成熟的云平台技术，实现远程数据的传输。

图像编辑子模块构建虚拟现实温室全景模型，通过显示子模块进行图像现实，图像编辑子模块实时接收温室控制集成模块反馈的温室设备信息，并更新虚拟图像中现实的温室设备数据；控制模块采集用户信息，根据用户选定的位置切换到对应范围的虚拟现实温室图像，再根据用户选定的范围内的被控温室设备以及用户的命令内容生成命令信息，所述命令信息通过用户对HTC VIVE手柄的按键切换所生成，所述命令信息包括命令地址前缀(温室位置)、对象前缀(温室设备)及命令内容(比如湿帘、风机等的开关操作)，将命令信息传输至设备控制子模块，设备控制子模块根据命令内容实现对被控设备的控制，并实时读取设备的状态信息经通讯模块返回给虚拟现实模块。

本实施例提供了一种温室控制方法，其与系统对应，包括：

将温室全景模型中的点分为观察点或设备点，构建虚拟的温室全景模型；将温室中的点划分为观察点和设备点，定义观察点、设备点在温室中的坐标，并将设备点与温室中各设备一一对应。同时，在现实温室中新增设备时，可以通过分类模块在对应位置处进行设备点的增加，更加方便。可以随时根据新添温室设备以及更换温室作物等的需要修改温室环境虚拟图像进行温室环境布置设计预览。获取温室内任意观察点的全景视图，生成全景视图素材，并构建虚拟的温室模型，将全景视图素材以贴图的形式融入温室模型，建立虚拟的温室全景模型；在实际虚拟温室全景模型的建立过程中，需要充分考虑环境因素，环境因素可分为气候学因素和植物生长因素，气候学因素有温度、湿度、光照、气流、CO₂浓度等。使用图像编辑子模块可以随时根据新添温室设备以及更换温室作物等的需要修改温室环境立体图像进行温室环境布置设计预览。用户即使不在农田也能通过温室环境的三维虚拟现实图像，感受实际温室的氛围。

在本实施例中，还包括显示各设备的运行状态及现实温室中各环境因素信息，并根据设备采集信息及运行信息进行即时更新。实图像编辑子模块构建虚拟现实温室图像，通过显示子模块进行图像现实，虚拟现实图像编辑子模块实时接收反馈的温室设备信息，并更新虚拟图像中现实的温室设备数据。

选择坐标，定位到温室全景模型中对应的观察点或设备点；采集用户信息，根据用户选定的位置切换到对应范围的虚拟现实温室图像，再根据用户选定的范围内的被控温室设备以及用户的命令内容生成命令信息，所述命令信息通过用户对HTC VIVE手柄的按键切换所生成，所述命令信息包括命令地址前缀(温室位置)、对象前缀(温室设备)及命令内容(比如湿帘、风机等的开关操作)，将命令信息传输至设备控制子模块，设备控制子模块根据命令内容实现对被控设备的控制，并实时读取设备的状态信息经通讯模块返回给虚拟现实模块。

具体的，所述命令内容可通过用户对HTC VIVE手柄的控制及身体的转动等发出，控制模块根据接收到的位置地址信息和设备名称信息生成指令的地址前缀和对象前缀，再根据用户发出的命令内容组合成地址前缀-对象前缀-命令内容的命令信息发送给设备控制子模块。

本实施例中方法实现的功能方案与系统对应，因此不一一赘述。

实施例2

本实施例中，将种植环境控制系统应用到农田中，提出了一种基于虚拟现实的农田控制系统，包括虚拟现实模块和控制模块；所述控制模块用于实时控制农田中各设备的工作状态；所述虚拟现实模块用于构建农田全景模型，实时收集农田中各设备状态信息，并更新各设备在农田全景模型中的显示状态。数据来源于但不仅限于空气温度、湿度、光照、二氧化碳、风向、风速、土壤湿度、EC值传感器、PH值传感器及水肥机、电磁阀等设备状态。

在本实施例中，还包括分类模块，所述分类模块用于将农田中的点划分为观察点和设备点，定义观察点、设备点在农田中的坐标，并将设备点与农田中各设备一一对应。同时，在现实农田中新增设备时，可以通过分类模块在对应位置处进行设备点的增加，更加方便。可以随时根据新添农田设备以及更换农田作物等的需要修改农田环境虚拟图像进行农田环境布置设计预览。

在本实施例中，所述虚拟现实模块包括图像编辑子模块、显示子模块；

所述图像编辑子模块用于获取农田内任意观察点的全景视图，生成全景视图素材，并构建虚拟的农田模型，将全景视图素材以贴图的形式融入农田模型，建立虚拟的农田全景模型；在实际虚拟农田全景模型的建立过程中，需要充分考虑环境因素，环境因素可分为气候学因素和植物生长因素，气候学因素有温度、湿度、光照、气流、CO₂浓度等。还包括对农田土壤温湿度传感器、二氧化碳传感器及水泵等设备的数据采集。

所述显示子模块用于向用户显示的观察点全景视图，还用于显示各设备的运行状态及现实农田中各环境因素信息，并根据设备采集信息及运行信息进行即时更新。

在本实施例中，还包括多媒体模块，多媒体模块用于存储多媒体信息，包括视频、音频信息，显示子模块还可用于播放多媒体内容。

在本实施例中，所述虚拟现实模块还包括采集子模块；所述采集子模块用于实时采集农田中各设备的状态，并通过显示子模块进行显示，实时反馈的农田设备状态信息，通过获取现实农田设备的实时工作状况，将工作状态即时反馈发送至图像编辑子模块，以用于更改显示子模块显示图像中的农田设备显示数据。

用户操作的方法为手柄操控、身体转动、眼睛移动或脑袋。在本实施例中，所述虚拟现实模块还包括动作捕捉子模块和视角切换子模块；所述动作捕捉子模块用于捕捉用户各个部位的现实动作信息；所述视角切换子模块用于根据动作捕捉子模块的现实动作信息，并基于现实动作信息和农田全景模型实现虚拟现实效果，将相应的虚拟现实图像发送至显示子模块。可以通过捕捉人的动作对应实现用户在虚拟农田全景模型中视角的切换，对农田全景模型中各个位置进行巡查。

在本实施例中，所述动作捕捉子模块可由多个动作捕捉感应器组成，多个动作捕捉感应器适于布置在用户身体上多个部位，用于分别感应用户身体上多个部位的动作。通过布置多个动作捕捉感应器就可以获取用户身体各个部位的动作信息，可以将用户的在现实场景中的动作信息精确地显示在虚拟场景中，实现用户的现实动作和虚拟场景的完美结合，提高用户的互动体验。

在本实施例中，显示子模块为VR眼镜，所述控制模块为遥控手柄。本实施中才用HTC VIVE虚拟现实眼镜及手柄实现视觉呈现和设备控制的交互。

在本实施例中所述控制模块包括定位子模块、设备控制子模块。

所述定位子模块用于根据用户选定坐标定位到农田全景模型中对应的观察点或设备点。

所述设备控制子模块用于在用户选定坐标点为设备点时，对该设备点对应的设备进行控制。设备控制子模块为智能中央控制器，实现对农田补光机、风机、卷帘机、土壤温湿度传感器、二氧化碳传感器等设备的数据采集，并通过将农田农田情况传递给用户。

用户操作选定图像位置，通过该位置的坐标信息匹配用户在改坐标下预定义的内容，如果该内容是一个位置信息则切换到该位置的虚拟农田图像，并在该位置的图像下进行图像位置坐标选定，如果该内容是农田设备则将所处位置地址信息和设备名称信息发送给用户模块中的设备控制子模块。

作为优选的，还包括通讯云平台，所述通讯云平台连接控制模块、虚拟现实模块及农田中的各设备，通过现已成熟的云平台技术，实现远程数据的传输。

图像编辑子模块构建虚拟现实农田全景模型，通过显示子模块进行图像现实，图像编辑子模块实时接收农田控制集成模块反馈的农田设备信息，并更新虚拟图像中现实的农田设备数据；控制模块采集用户信息，根据用户选定的位置切换到对应范围的虚拟现实农田图像，再根据用户选定的范围内的被控农田设备以及用户的命令内容生成命令信息，所述命令信息通过用户对HTC VIVE手柄的按键切换所生成，所述命令信息包括命令地址前缀(农田位置)、对象前缀(农田设备)及命令内容(比如湿帘、风机等的开关操作)，将命令信息传输至设备控制子模块，设备控制子模块根据命令内容实现对被控设备的控制，并实时读取设备的状态信息经通讯模块返回给虚拟现实模块。

具体实施例：利用本发明的虚拟现实农田物联网监控系统来控制农田的空调；

本实施例中的农田物联网监控系统由HTC VIVE虚拟现实设备和一台装有通讯指令、接收指令及控制农田设备软件的电脑、智能中央控制器组成，分别承担着虚拟现实模块和控制模块的功能。其中用户头戴HTC VIVE虚拟现实头盔，手拿HTC VIVE手柄，启动控制农田的虚拟现实设备软件。控制农田的空调步骤如下：

虚拟现实图像的读取显示：虚拟现实头盔读取预先储存农田的三维立体图像，并全景显示于头盔中的显示屏。

农田的选定：用户在图像中观察四周，找到农田所在的位置，按住手柄，确定目标位置，进入农田内部，图像立即切换到农田内的虚拟现实全景图像。

空调的选定：用户在虚拟农田内观察四周，找到空调所在的位置，按住手柄到达其附近，或者直接将手柄对准空调，按下手柄键，即可实现对空调的开关操作。

指令的执行：实际农田中的智能中央控制器收到该指令，经识别，将实际农田内的空调实现对应的操作。

本实施例还提供了一种农田控制方法，包括：

将农田全景模型中的点分为观察点或设备点，构建虚拟的农田全景模型；将农田中的点划分为观察点和设备点，定义观察点、设备点在农田中的坐标，并将设备点与农田中各设备一一对应。同时，在现实农田中新增设备时，可以通过分类模块在对应位置处进行设备点的增加，更加方便。可以随时根据新添农田设备以及更换农田作物等的需要修改农田环境虚拟图像进行农田环境布置设计预览。获取农田内任意观察点的全景视图，生成全景视图素材，并构建虚拟的农田模型，将全景视图素材以贴图的形式融入农田模型，建立虚拟的农田全景模型；在实际虚拟农田全景模型的建立过程中，需要充分考虑环境因素，环境因素可分为气候学因素和植物生长因素，气候学因素有温度、湿度、光照、气流、CO₂浓度等。使用图像编辑子模块可以随时根据新添农田设备以及更换农田作物等的需要修改农田环境立体图像进行农田环境布置设计预览。用户即使不在农田也能通过农田环境的三维虚拟现实图像，感受实际农田的氛围。

在本实施例中，还包括显示各设备的运行状态及现实农田中各环境因素信息，并根据设备采集信息及运行信息进行即时更新。实图像编辑子模块构建虚拟现实农田图像，通过显示子模块进行图像现实，虚拟现实图像编辑子模块实时接收反馈的农田设备信息，并更新虚拟图像中现实的农田设备数据。

选择坐标，定位到农田全景模型中对应的观察点或设备点；采集用户信息，根据用户选定的位置切换到对应范围的虚拟现实农田图像，再根据用户选定的范围内的被控农田设备以及用户的命令内容生成命令信息，所述命令信息通过用户对HTC VIVE手柄的按键切换所生成，所述命令信息包括命令地址前缀(农田位置)、对象前缀(农田设备)及命令内容(比如湿帘、风机等的开关操作)，将命令信息传输至设备控制子模块，设备控制子模块根据命令内容实现对被控设备的控制，并实时读取设备的状态信息经通讯模块返回给虚拟现实模块。

具体的，所述命令内容可通过用户对HTC VIVE手柄的控制及身体的转动等发出，控制模块根据接收到的位置地址信息和设备名称信息生成指令的地址前缀和对象前缀，再根据用户发出的命令内容组合成地址前缀-对象前缀-命令内容的命令信息发送给设备控制子模块。

在上述实施例1和实施例2中分别为本发明方法和系统在温室、农田领域的应用，但并不限定发明的范围，本发明的方法还可以应用到林木、栽培领域等。

实施例3

本实施例中还提供了一种种植环境控制设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述实施例1或实施例2中的方法。

实施例4

本实施例中还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上述实施例1或实施例2中的方法。

实施例5

本实施例中还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述实施例1或实施例2中的方法。

综上所述，本发明提出一种基于虚拟现实的种植环境控制系统和方法，通过建立种植环境的虚拟全景模型，将控制效果在种植环境全景模型中进行实时效果、状态现实，实现了控制中的交互体验。一方面，操作遥控手柄对虚拟种植环境全景模型和真实种植环境的设备进行同步操作。另一方面，反馈回来的工作状态数据实时编辑更新对应虚拟种植环境设备图像中的工作状态数据，使得虚拟种植环境设备图像能反映出真实的工作状况，用户即使不在农田也能通过种植环境环境的三维虚拟现实图像，感受实际种植环境的氛围，可以随时根据新添种植环境设备以及更换种植环境作物等的需要修改种植环境环境立体图像进行种植环境环境布置设计预览。能随时了解种植环境设备的工作状况是否出现异常，大大保障了控制的准确性、实时性。用户控制体验效果极为简易、人性化，以立体视觉为背景，“看”与“控”一体的人机交互控制优于以前菜单模式的控制。使得用户能实时看到种植环境设备的控制效果，也能随时了解种植环境设备的工作状况是否出现异常，大大保障了控制的准确性、实时性。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种种植环境控制系统，其特征在于，包括虚拟现实模块和控制模块；所述控制模块用于实时控制种植环境中各设备的工作状态；所述虚拟现实模块用于构建种植环境全景模型，并实时收集种植环境中各设备状态信息，根据控制模块的实时控制更新各设备在种植环境全景模型中的显示状态；

还包括分类模块，所述分类模块用于将种植环境中的点划分为观察点和设备点，定义观察点和设备点在种植环境中的坐标，并将设备点与种植环境中各设备一一对应；

所述虚拟现实模块包括图像编辑子模块和显示子模块；

所述图像编辑子模块用于获取种植环境内任意观察点的全景视图，生成全景视图素材，并构建虚拟的种植环境模型，将全景视图素材以三维建模的形式融入种植环境模型，建立虚拟的种植环境全景模型；

所述显示子模块用于向用户显示的观察点全景视图。

2.根据权利要求1所述的种植环境控制系统，其特征在于，所述虚拟现实模块还包括采集子模块；所述采集子模块用于实时采集种植环境中各设备的状态，并通过显示子模块进行显示。

3.根据权利要求1所述的种植环境控制系统，其特征在于，所述虚拟现实模块还包括动作捕捉子模块和视角切换子模块；所述动作捕捉子模块用于捕捉用户各个部位的现实动作信息；所述视角切换子模块用于根据动作捕捉子模块的现实动作信息，并基于现实动作信息和种植环境全景模型实现虚拟现实效果，将相应的虚拟现实图像发送至显示子模块。

4.根据权利要求1所述的种植环境控制系统，其特征在于，所述控制模块包括定位子模块、设备控制子模块；

所述定位子模块用于根据用户选定坐标定位到种植环境全景模型中对应的观察点或设备点；

所述设备控制子模块用于在用户选定坐标点为设备点时，对该设备点对应的设备进行控制。

5.根据权利要求1所述的种植环境控制系统，其特征在于，所述显示子模块为VR眼镜，所述控制模块为遥控手柄。

6.根据权利要求1所述的种植环境控制系统，其特征在于，还包括通讯云平台，所述通讯云平台连接控制模块、虚拟现实模块及种植环境中的各设备，传输数据及控制命令。

7.一种种植环境控制方法，其特征在于，包括：

将种植环境全景模型中的点分为观察点或设备点，构建虚拟的种植环境全景模型；将种植环境中的点划分为观察点和设备点，定义观察点、设备点在种植环境中的坐标，并将设备点与种植环境中各设备一一对应；

获取种植环境内任意观察点的全景视图，生成全景视图素材，并构建虚拟的种植环境模型，将全景视图素材以三维建模的形式融入种植环境模型，建立虚拟的种植环境全景模型；

选择坐标，定位到种植环境全景模型中对应的观察点或设备点；

若定位到观察点，则对应显示该观察点的全景视图；若定位到设备点，则显示设备点对应的设备信息，并对该设备进行控制。