CN112088702B - 自适应温室供暖方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应温室供暖方法，所述方法包括使用自适应温室供暖机构以对定制处理后的图像进行像素点绿色通道值的均值计算，以获得温室内绿色植物的分布面积的参考值，并基于所述参考值自适应调整为温室供暖的太阳能帆板的展开幅度。

Description

自适应温室供暖方法

技术领域

本发明涉及温室管理领域，尤其涉及一种自适应温室供暖方法。

背景技术

温室，又称暖房，指有防寒、加温和透光等设施，供冬季培育喜温植物的房间。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室是指能控制或部分控制植物生长环境的建筑物。主要用于非季节性或非地域性的植物栽培、科学研究、加代育种和观赏植物栽培等。

在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，如玻璃温室、塑料聚碳酸脂温室；单栋温室、连栋温室；单屋面温室、双屋面温室；加温温室、不加温温室等。温室结构应密封保温，但又应便于通风降温。现代化温室中具有控制温湿度、光照等条件的设备，用电脑自动控制创造植物所需的最佳环境条件。

发明内容

本发明至少具备以下几处关键的发明点：

(1)对定制处理后的图像进行像素点绿色通道值的均值计算，以获得温室内绿色植物的分布面积的参考值，并基于所述参考值自适应调整为温室供暖的太阳能帆板的展开幅度，从而使得温室的供暖能够满足温室内部绿色植物的生长需求；

(2)引入定制的曲线检测机制对图像进行曲线检测，并只对图像中的每一个曲线执行针对性锐化处理，以在保证图像锐化效果的同时避免陷入到大量的数据运算中。

根据本发明的一方面，提供一种自适应温室供暖方法，所述方法包括使用自适应温室供暖机构以对定制处理后的图像进行像素点绿色通道值的均值计算，以获得温室内绿色植物的分布面积的参考值，并基于所述参考值自适应调整为温室供暖的太阳能帆板的展开幅度，所述自适应温室供暖机构包括：算术均值滤波设备，与针对性锐化设备连接，用于将接收到的针对性锐化图像执行算术均值滤波处理，以获得对应的当前滤波图像，并输出所述当前滤波图像；绿色分析设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于获得所述当前滤波图像中的各个像素点的各个绿色通道值，并对所述各个绿色通道值进行求算术平均值计算以获得对应的绿色通道均值；网络捕获设备，设置在温室内，用于对温室内的场景执行即时图像捕获动作，以获得并输出相应的即时捕获图像；暖气供应设备，包括太阳能帆板和能量转换器，所述太阳能帆板用于将接收太阳能，所述能量转换器用于将接收到的太阳能转换为热量用于维持温室内的温度保持恒定；幅度控制设备，与所述太阳能帆板连接，用于基于接收到的绿色通道均值调整所述太阳能帆板的展开幅度；成分值提取设备，设置在温室内，与所述网络捕获设备连接，用于接收所述即时捕获图像，获取所述即时捕获图像中每一个像素点的色相成分值、亮度成分值和饱和度成分值；信号处理设备，与所述成分值提取设备连接，用于将色相成分值与邻域像素点色相成分值均值之差的绝对值大于等于第一成分值阈值、亮度成分值与邻域像素点亮度成分值均值之差的绝对值大于等于第二成分值阈值以及饱和度成分值与邻域像素点饱和度成分值均值之差的绝对值大于等于第三成分值阈值的像素点作为轮廓像素点。

本发明的自适应温室供暖方法便于操作、节约了人工成本。由于对定制处理后的图像进行像素点绿色通道值的均值计算，以获得温室内绿色植物的分布面积的参考值，并基于所述参考值自适应调整为温室供暖的太阳能帆板的展开幅度，从而使得温室的供暖能够满足温室内部绿色植物的生长需求。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的自适应温室供暖机构所在的温室环境示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施方案进行详细说明。

供暖是人类最早发展起来的建筑环境控制技术。人类自从懂得用火以来，为抵御寒冷对生存的威胁，发明了火炕、火炉、火墙、火地等供暖方式，这是最早的供暖设备与系统，有的至今还在被应用。发展到今天，供暖设备与系统，在对人的舒适感和卫生、设备的美观和灵巧、系统和设备的自动控制、系统形式的多样化、能量的有效利用等方面都有着长足的进步。

用累年最冷月和最热月平均温度作为主要指标，累年日平均温度≤5℃和≥25℃的天数作为辅助指标，将人们活动范围划分为严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和五个地区。例如，夏热冬冷地区，这一地区累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数为60天至89天，以及累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数不足60天，但累年日平均温度稳定低于或等于8℃的日数大于或等于75天，其气候特点是夏季酷热，冬季湿冷，空气湿度较大，当室外温度5℃以下时，如没有供暖设施，室内温度低、舒适度差。

现有技术中，在培养绿色植物的温室中，绿色植物的生长旺盛程度不同，对热量的消耗也不同，因此，对于采用太阳能供暖的温室而言，需要一种基于绿色植物的生长情况的自适应太阳能帆板展开机制，以使得绿色植物的生长情况与太阳能帆板展开幅度相匹配。

为了克服上述不足，本发明搭建一种自适应温室供暖方法，所述方法包括使用自适应温室供暖机构以对定制处理后的图像进行像素点绿色通道值的均值计算，以获得温室内绿色植物的分布面积的参考值，并基于所述参考值自适应调整为温室供暖的太阳能帆板的展开幅度。所述自适应温室供暖机构能够有效解决相应的技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的自适应温室供暖机构所在的温室环境示意图。

根据本发明实施方案示出的自适应温室供暖机构包括：

算术均值滤波设备，与针对性锐化设备连接，用于将接收到的针对性锐化图像执行算术均值滤波处理，以获得对应的当前滤波图像，并输出所述当前滤波图像；

绿色分析设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于获得所述当前滤波图像中的各个像素点的各个绿色通道值，并对所述各个绿色通道值进行求算术平均值计算以获得对应的绿色通道均值；

网络捕获设备，设置在温室内，用于对温室内的场景执行即时图像捕获动作，以获得并输出相应的即时捕获图像；

暖气供应设备，包括太阳能帆板和能量转换器，所述太阳能帆板用于将接收太阳能，所述能量转换器用于将接收到的太阳能转换为热量用于维持温室内的温度保持恒定；

幅度控制设备，与所述太阳能帆板连接，用于基于接收到的绿色通道均值调整所述太阳能帆板的展开幅度；

成分值提取设备，设置在温室内，与所述网络捕获设备连接，用于接收所述即时捕获图像，获取所述即时捕获图像中每一个像素点的色相成分值、亮度成分值和饱和度成分值；

信号处理设备，与所述成分值提取设备连接，用于将色相成分值与邻域像素点色相成分值均值之差的绝对值大于等于第一成分值阈值、亮度成分值与邻域像素点亮度成分值均值之差的绝对值大于等于第二成分值阈值以及饱和度成分值与邻域像素点饱和度成分值均值之差的绝对值大于等于第三成分值阈值的像素点作为轮廓像素点；

所述信号处理设备还用于将所述即时捕获图像中的轮廓像素点之外的各个像素点作为各个非轮廓像素点；

在所述信号处理设备中，所述第一成分值阈值、所述第二成分值阈值和所述第三成分值阈值的数值不同；

曲线检测设备，与所述信号处理设备连接，用于将所述信号处理设备中的各个轮廓像素点进行拟合所获得的一个或多个曲线作为一个或多个待处理曲线；

针对性锐化设备，与所述曲线检测设备连接，用于对所述即时捕获图像中的一个或多个待处理曲线进行锐化处理以获得与所述即时捕获图像对应的针对性锐化图像；

其中，在所述绿色分析设备中，绿色通道均值的取值在0-255之间；

其中，在所述幅度控制设备中，基于接收到的绿色通道均值调整所述太阳能帆板的展开幅度包括：接收到的绿色通道均值越高，调整后的所述太阳能帆板的展开幅度越大。

接着，继续对本发明的自适应温室供暖机构的具体结构进行进一步的说明。

所述自适应温室供暖机构中还可以包括：

ZIGBEE通信接口，与所述针对性锐化设备连接，用于对接收到的针对性锐化图像进行压缩编码处理，并将压缩编码处理后的数据进行无线发送；

其中，所述ZIGBEE通信接口包括ZIGBEE传输组件和与所述ZIGBEE传输组件连接的压缩编码组件。

所述自适应温室供暖机构中还可以包括：

范围处理设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于接收所述当前滤波图像，对所述当前滤波图像的动态范围进行扩大，以获得扩大动态范围后的即时处理图像。

所述自适应温室供暖机构中还可以包括：

同态滤波设备，与所述范围处理设备连接，用于对所述即时处理图像执行同态滤波操作，以获得并输出相应的同态滤波图像。

所述自适应温室供暖机构中还可以包括：

区域分割设备，与所述同态滤波设备连接，用于检测所述同态滤波图像的最大目标的面积，基于所述最大目标的面积对所述同态滤波图像进行平均式的区域分割，以获得相应的多个图像区域；在所述区域分割设备中，基于所述最大目标的面积对所述同态滤波图像进行平均式的区域分割包括：所述最大目标的面积越大，对所述同态滤波图像进行区域分割的所获得的图像区域的面积越大；所述区域分割设备包括目标分析单元和面积测量单元，所述目标分析单元与所述面积测量单元连接。

所述自适应温室供暖机构中还可以包括：

均方差提取设备，与所述区域分割设备连接，用于对每一个图像区域进行其内的各个像素点的各个像素值的均方差计算，以获得对应的区域均方差，并将区域均方差超过均方差阈值的各个图像区域作为各个待执行区域输出。

所述自适应温室供暖机构中还可以包括：

内容处理设备，与所述均方差提取设备连接，用接收所述各个待执行区域，对所述各个待执行区域分别执行边缘增强处理，以获得并输出对应的各个内容处理区域。

所述自适应温室供暖机构中还可以包括：

非线性滤波设备，分别与所述绿色分析设备和所述内容处理设备连接，用于接收所述各个内容处理区域，对所述各个内容处理区域分别进行非线性滤波处理，以获得各个非线性滤波区域，并将所述各个非线性滤波区域整体替换所述当前滤波图像发送给所述绿色分析设备；

MMC存储设备，与所述均方差提取设备连接，用于预先存储所述均方差阈值，以在所述均方差提取设备启动时将所述均方差阈值发送给所述均方差提取设备。

另外，ZIGBEE是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZIGBEE技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(ZIG)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZIGBEE就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZIGBEE是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZIGBEE协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读内存(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (8)

1.一种自适应温室供暖方法，所述方法包括使用自适应温室供暖机构以对定制处理后的图像进行像素点绿色通道值的均值计算，以获得温室内绿色植物的分布面积的参考值，并基于所述参考值自适应调整为温室供暖的太阳能帆板的展开幅度，所述自适应温室供暖机构包括：

算术均值滤波设备，与针对性锐化设备连接，用于将接收到的针对性锐化图像执行算术均值滤波处理，以获得对应的当前滤波图像，并输出所述当前滤波图像；

绿色分析设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于获得所述当前滤波图像中的各个像素点的各个绿色通道值，并对所述各个绿色通道值进行求算术平均值计算以获得对应的绿色通道均值；

网络捕获设备，设置在温室内，用于对温室内的场景执行即时图像捕获动作，以获得并输出相应的即时捕获图像；

暖气供应设备，包括太阳能帆板和能量转换器，所述太阳能帆板用于接收太阳能，所述能量转换器用于将接收到的太阳能转换为热量用于维持温室内的温度保持恒定；

幅度控制设备，与所述太阳能帆板连接，用于基于接收到的绿色通道均值调整所述太阳能帆板的展开幅度；

成分值提取设备，设置在温室内，与所述网络捕获设备连接，用于接收所述即时捕获图像，获取所述即时捕获图像中每一个像素点的色相成分值、亮度成分值和饱和度成分值；

信号处理设备，与所述成分值提取设备连接，用于将色相成分值与邻域像素点色相成分值均值之差的绝对值大于等于第一成分值阈值、亮度成分值与邻域像素点亮度成分值均值之差的绝对值大于等于第二成分值阈值以及饱和度成分值与邻域像素点饱和度成分值均值之差的绝对值大于等于第三成分值阈值的像素点作为轮廓像素点；

所述信号处理设备还用于将所述即时捕获图像中的轮廓像素点之外的各个像素点作为各个非轮廓像素点；

在所述信号处理设备中，所述第一成分值阈值、所述第二成分值阈值和所述第三成分值阈值的数值不同；

曲线检测设备，与所述信号处理设备连接，用于将所述信号处理设备中的各个轮廓像素点进行拟合所获得的一个或多个曲线作为一个或多个待处理曲线；

针对性锐化设备，与所述曲线检测设备连接，用于对所述即时捕获图像中的一个或多个待处理曲线进行锐化处理以获得与所述即时捕获图像对应的针对性锐化图像；

其中，在所述绿色分析设备中，绿色通道均值的取值在0-255之间；

其中，在所述幅度控制设备中，基于接收到的绿色通道均值调整所述太阳能帆板的展开幅度包括：接收到的绿色通道均值越高，调整后的所述太阳能帆板的展开幅度越大。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机构还包括：

ZIGBEE通信接口，与所述针对性锐化设备连接，用于对接收到的针对性锐化图像进行压缩编码处理，并将压缩编码处理后的数据进行无线发送；

其中，所述ZIGBEE通信接口包括ZIGBEE传输组件和与所述ZIGBEE传输组件连接的压缩编码组件。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述机构还包括：

范围处理设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于接收所述当前滤波图像，对所述当前滤波图像的动态范围进行扩大，以获得扩大动态范围后的即时处理图像。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述机构还包括：

同态滤波设备，与所述范围处理设备连接，用于对所述即时处理图像执行同态滤波操作，以获得并输出相应的同态滤波图像。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述机构还包括：

区域分割设备，与所述同态滤波设备连接，用于检测所述同态滤波图像的最大目标的面积，基于所述最大目标的面积对所述同态滤波图像进行平均式的区域分割，以获得相应的多个图像区域；在所述区域分割设备中，基于所述最大目标的面积对所述同态滤波图像进行平均式的区域分割包括：所述最大目标的面积越大，对所述同态滤波图像进行区域分割的所获得的图像区域的面积越大；所述区域分割设备包括目标分析单元和面积测量单元，所述目标分析单元与所述面积测量单元连接。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机构还包括：

均方差提取设备，与所述区域分割设备连接，用于对每一个图像区域进行其内的各个像素点的各个像素值的均方差计算，以获得对应的区域均方差，并将区域均方差超过均方差阈值的各个图像区域作为各个待执行区域输出。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述机构还包括：

内容处理设备，与所述均方差提取设备连接，用接收所述各个待执行区域，对所述各个待执行区域分别执行边缘增强处理，以获得并输出对应的各个内容处理区域。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述机构还包括：

非线性滤波设备，分别与所述绿色分析设备和所述内容处理设备连接，用于接收所述各个内容处理区域，对所述各个内容处理区域分别进行非线性滤波处理，以获得各个非线性滤波区域，并将所述各个非线性滤波区域整体替换所述当前滤波图像发送给所述绿色分析设备；

MMC存储设备，与所述均方差提取设备连接，用于预先存储所述均方差阈值，以在所述均方差提取设备启动时将所述均方差阈值发送给所述均方差提取设备。

Images