CN113207212A - 一种用于引导植物生长方向的照明控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能控制领域，针对现有技术中使用支撑件来限制植物生长进行造景时，支撑件容易被植物损坏，并且人工修剪的频率高的问题，提出一种用于引导植物生长方向的照明控制方法和装置；所述方法包括：获取目标植物的生长状态信息；获取目标植物的目标状态信息；根据所述生长状态信息和目标状态信息，得出目标生长量信息；根据目标生长量信息和所述目标植物的趋光性系数，得出光照强度信息；将光照强度信息转换为控制指令，以控制照明装置照明强度；其中，所述光照强度信息与目标生长量信息和趋光性系数正相关，所述趋光性系数与目标植株的种类相关联。

Description

一种用于引导植物生长方向的照明控制方法和装置

技术领域

本发明属于智能控制领域，具体涉及一种用于引导植物生长方向的照明控制方法和装置。

背景技术

随着生活品质的提高，人们也逐渐注重室内绿化，即在室内养殖植物进行造景。目前室内植物造景一般有两种形式，一种是直接将植物种植在花盆内；另一种是将植物种植在室内固定区域(如花坛)。

传统室内种植过程中，为满足造景需求，往往会采用木棍、铁架等支撑件对植物的生长方向进行引导，在引导过程中需要人工时刻注意是否偏离方向，以及定期修剪。对于植物生长方向的引导方式过于单一，植物本质上还是自然生长的，上述支撑件依然存在着无法对抗植物生长的力从而被破坏的情况。

所以，如何柔和地引导植物生长方向，以降低植物造景过程中的修剪次数，保持植物生长健康，是本领域从业人员亟待解决的。

发明内容

本发明提供一种用于引导植物生长方向的照明控制方法和装置，用于解决现有技术中，使用支撑件来限制植物生长进行造景时，支撑件容易被植物损坏，并且人工修剪的频率高的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种用于引导植物生长方向的照明控制方法，包括：

获取目标植物的生长状态信息；

获取目标植物的目标状态信息；

根据所述生长状态信息和目标状态信息，得出目标生长量信息；

根据目标生长量信息和所述目标植物的趋光性系数，得出光照强度信息；

将光照强度信息转换为控制指令，以控制照明装置照明强度。

有益效果：本方案中，利用植物的趋光性，根据目标生长量调整对应方向的照明装置的光照强度，从而引导植物朝着预设方向生长。例如面对喜阳植物，目标植物的目标状态与当前的生长状态之间进行对比后，发现目标生长量信息为向东的向量，向量的绝对值的大小A对应照明强度的大小a，则控制位于植株东侧的照明装置以光照强度a的大小进行工作。相比于使用铁架强迫植物朝着某个方向生长而言，本方案耗材更少，避免了支撑架被植株生长力顶破，支撑架耗材高的问题，同时也避免了支撑架与植株相抵用力时，植株被支撑架顶坏，影响植株正常生长健康的问题。

进一步，所述获取目标植物的生长状态信息，包括：

获取安装于植株上的采集所采集的生长状态信息。

进一步，所述获取目标植物的生长状态信息，包括：

获取采集模块所采集的当前植株图片信息；

图像识别所述当前植株图片信息中的芽点，并计算各个芽点的位置，将同一植株在同一时间段的所有芽点位置信息集合为生长状态信息。

进一步，所述方法还包括：

在获取采集模块所采集的当前植株图片信息后，对当前植株图片信息进行预处理，所述预处理包括光照补偿。

进一步，图像识别所述当前植株图片信息中的芽点，并计算各个芽点的位置，包括：

根据同一植株在同一时间段内的所有当前植株图片信息，构建当前虚拟植株模型；

识别虚拟植株模型中的芽点；

计算虚拟植株模型中各个芽点的位置。

进一步，根据所述生长状态信息和目标状态信息，得出目标生长量信息，包括：

根据目标状态信息得到标准芽点信息；根据生长状态信息得到当前芽点信息；

以植株与地面接触的平面的中心为原点，将标准芽点与当前芽点相对应，计算相对应芽点之间的向量，并将该向量的集合作为目标生长量信息。

进一步，以植株与地面接触的平面的中心为原点，将标准芽点与当前芽点相对应，计算相对应芽点之间的向量，并将该向量的集合作为目标生长量信息，包括：

若当前芽点对应多个标准芽点，

则，分别计算出当前芽点到每个标准芽点的向量，将所有计算向量进行求平均得到平均向量，将每个当前芽点的平均向量集合为目标生长量信息。

本发明还提供一种用于引导植物生长方向的照明控制装置，包括：

输入模块，用于输入目标状态信息；

存储模块，用于存储输入模块所输入的目标状态信息；

采集模块，用于采集生长状态信息；

处理模块，用于根据采集模块所发送的生长状态信息和存储模块中的目标状态信息，得出目标生长量信息；根据目标生长量信息和所述目标植物的趋光性系数，得出光照强度信息；

转换模块，用于将光照强度信息转换为控制指令；

控制模块，用于根据转换模块所发送的控制指令调节照明装置照明强度。

进一步，所述采集模块包括：

采集单元，用于采集当前植株图片信息；

第一处理单元，用于对采集单元所发送的当前植株进行预处理，将预处理后的当前植株信息发送给建模单元；

建模单元，用于根据根据同一植株在同一时间段内的所有当前植株图片信息，构建当前虚拟植株模型；

第二处理单元，用于识别虚拟植株模型中的芽点，计算虚拟植株模型中各个芽点的位置，构成含当前芽点信息的生长状态信息。

本发明还提供一种用于引导植物生长方向的照明控制方法和装置，其特征在于：所述装置包括：

存储器和处理器；

所述存储器中存储有至少一条程序指令；

所述处理器，通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现权利要求1至7中任一所述的用于引导植物生长方向的照明控制方法

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施方式提供一种用于引导植物生长方向的照明控制方法的流程图；

图2为本发明第二实施方式提供一种用于引导植物生长方向的照明控制装置的模块示意图；

图3为本发明第三实施方式提供一种用于引导植物生长方向的照明控制装置的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

第一实施方式：

本发明的第一实施方式提供了一种用于引导植物生长方向的照明控制方法，包括：获取目标植物的生长状态信息；获取目标植物的目标状态信息；根据所述生长状态信息和目标状态信息，得出目标生长量信息；根据目标生长量信息和所述目标植物的趋光性系数，得出光照强度信息；将光照强度信息转换为控制指令，以控制照明装置照明强度；其中，所述光照强度信息与目标生长量信息和趋光性系数正相关，所述趋光性系数与目标植株的种类相关联。

本方案利用植物的趋光性，根据目标生长量调整对应方向的照明装置的光照强度，从而引导植物朝着预设方向生长，利于植株造景，减少了用户进行修剪的次数，避免植株在生长过程中与支撑架角力影响自身健康的情况。例如面对喜阳植物，目标植物的目标状态与当前的生长状态之间进行对比后，发现目标生长量信息为向东的向量，向量的绝对值的大小A对应照明强度的大小a，则控制位于植株东侧的照明装置以光照强度a的大小进行工作。相比于使用铁架强迫植物朝着某个方向生长而言，本方案耗材更少，避免了支撑架被植株生长力顶破，支撑架耗材高的问题，同时也避免了支撑架与植株相抵用力时，植株被支撑架顶坏，影响植株正常生长健康的问题。

下面对本实施方式的一种室内植物照明控制方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须，本实施方式的具体流程如图1所示，本实施方式应用于网络侧的服务端。

步骤101，获取目标植物的生长状态信息。

具体而言，生长状态信息的获取方式两种，直接采集获取和数据处理后间接获取。

直接采集获取：

工作人员蹲守在目标植株处，定时在目标植物上的预设位置安装传感器，通过传感器直接测试目标植物的生长状态信息，生长状态信息包括目标植株的芽部的位置信息、目标植物的微物质含量等等。

数据处理后间接获取：

步骤101的具体实施包括：S1-1获取采集模块所采集的当前植株图片信息；S1-2，图像识别所述当前植株图片信息中的芽点，并计算各个芽点的位置，将同一植株在同一时间段的所有芽点位置信息集合为生长状态信息。步骤S1-1实施时，在植株附近设置图像采集装置(如摄像头)用来采集当前植株图片信息，并在植株上设置一个具体长度为k的刻度。步骤S1-2实施时，计算当前植株图片中刻度的长度l与真实长度k的比值大小，即当前植株图片与真实植株之间的比例，随后根据图片中芽点的位置等比例推算出真实植株上芽点的位置。

在一个示例中，在上述步骤S1-1实施后，还会实施：对当前植株图片信息进行预处理，所述预处理包括光照补偿。具体过程为：计算所述当前图像信息内处于中心位置的多个像素点的平均灰度值；根据第一公式计算预定参数的参数值，所述第一公式为γ＝log(Ga)-1，Ga为所述平均灰度值，γ为所述预定参数；查询所述参数值对应的光照补偿关系表，按照所述光照补偿关系表中的对应关系调整每一像素点的每一颜色通道的亮度值。该预处理方式的目的是为当前图像信息进行光照补偿，提高亮度。

在一个示例中，步骤S1-2的具体实施，根据同一植株在同一时间段内的所有当前植株图片信息，构建当前虚拟植株模型；识别虚拟植株模型中的芽点；计算虚拟植株模型中各个芽点的位置。首先对真实植株进行虚拟植株建模，在建模过程中还会对各个角度的当前植株图片信息中所记载的信息进行一定的校正，降低由于摄像角度原因而产生的误差。

步骤102，获取目标植物的目标状态信息。

具体而言，目标状态信息是由工作人员/用户自行输入的，目标状态信息的表现形式可以是一系列的数据集，也可以会是目标植株的目标建模，甚至可以是某个方位的坐标。

步骤103，根据所述生长状态信息和目标状态信息，得出目标生长量信息。

具体而言，步骤S103的实施包括：根据目标状态信息得到标准芽点信息；根据生长状态信息得到当前芽点信息；以植株与地面接触的平面的中心为原点，将标准芽点与当前芽点相对应，计算相对应芽点之间的向量，并将该向量的集合作为目标生长量信息。通过比较得到的目标生长量计算了在芽点之间的方位中，当前植株与目标植株之间的差距。

其中，以植株与地面接触的平面的中心为原点，将标准芽点与当前芽点相对应，计算相对应芽点之间的向量，并将该向量的集合作为目标生长量信息，具体为：若当前芽点对应多个标准芽点，则，分别计算出当前芽点到每个标准芽点的向量，将所有计算向量进行求平均得到平均向量，将每个当前芽点的平均向量集合为目标生长量信息。

步骤104，根据目标生长量信息和所述目标植物的趋光性系数，得出光照强度信息。

具体而言，光照强度信息与目标生长量信息和趋光性系数正相关，所述趋光性系数与目标植株的种类相关联。若植株为向阳植物，则趋光性系数为正数，步骤S103所计算的光照强度越大，本步骤S104的光照强度信息也就越大。这里趋光性系数为预设的，也可以是通过图像识别植株种类后，查找预设表格所得到的；“图像识别植株种类”中所采用的图像为S101实施时采用图像采集装置(如摄像头)中拍摄叶片中叶脉走向的图片，根据叶脉与植株种类的关联关系，从存储有标准叶脉图和对应植株种类的表格中，查找到对应的植株种类，随后又同样地从存储有植株种类和对应趋光性系数的表格中查找到对应的趋光性系数。这里趋光性系数为正，则代表了向阳植物，趋光性系数为负，则代表了背阴植物。

步骤105，将光照强度信息转换为控制指令，以控制照明装置照明强度。

具体而言，照明装置对于不同光强的表现有两种，LED灯群中灯珠的点亮数目和排列，以及白炽灯的工作功率。

照明装置为工作功率可变的灯珠：

以白炽灯为例。步骤105中，光照强度信息按照数值转换为控制指令，不同的控制指令代表了不同的光照强度信息，在控制模块下控制照明装置调整白炽灯的工作功率。其中，“光照强度信息按照数值转换为控制指令”这一步骤的实施方式有两种：1)在原先的存储模块中存储有表格，表格中为“光照强度信息(范围区域)-控制指令”，实施时，根据光照强度从存储模块中找到对应的控制指令；2)预设一个转换公式，根据该转换公式，将光照强度信息(表现为集合)转换为代表不同控制指令的标签值，根据标签值即可得到对应的控制指令，该实施方式比1)更为精细。

照明装置为LED灯群：

步骤105的具体实施包括：S5-1，获取LED灯群中灯珠分布信息(各个灯珠的位置)和单个LED灯珠点亮时的光强分布信息；S5-2，根据LED灯群分布信息，采用排列组合的方式，得到对应的多种灯群点亮信息，不同灯群点亮信息中LED灯群中点亮部分的分布各不相同；S5-3，根据灯群点亮信息和当个LED灯珠点亮时的光强分布信息，计算得到对应排列组合的LED灯群的灯群灯光分布信息；S5-4，筛选出与所述光照强度信息最接近的灯群灯光分布信息，讲该灯群灯光分布信息所对应的LED灯群的排列组合作为当前照明方案；S5-5，执行所述当前照明方案。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

第二实施方式

如图2所示，本发明的第二实施方式提供一种用于引导植物生长方向的照明控制装置，包括：

输入模块21，用于输入目标状态信息；

存储模块22，用于存储输入模块所输入的目标状态信息；

采集模块23，用于采集生长状态信息；

处理模块24，用于根据采集模块所发送的生长状态信息和存储模块中的目标状态信息，得出目标生长量信息；根据目标生长量信息和所述目标植物的趋光性系数，得出光照强度信息；

转换模块25，用于将光照强度信息转换为控制指令；

控制模块26，用于根据转换模块所发送的控制指令调节照明装置照明强度。

在一个示例中，所述采集模块23表现为传感器网络、传感器。

在另一个示例中，采集模块23包括：

采集单元231，用于采集当前植株图片信息；

第一处理单元232，用于对采集单元231所发送的当前植株进行预处理，将预处理后的当前植株信息发送给建模单元233；

建模单元233，用于根据根据同一植株在同一时间段内的所有当前植株图片信息，构建当前虚拟植株模型；

第二处理单元234，用于识别虚拟植株模型中的芽点，计算虚拟植株模型中各个芽点的位置，构成含当前芽点信息的生长状态信息。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

第三实施方式：

本发明第三实施方式涉及一种网络侧服务端，如图3所示，包括至少一个处理器301；以及，与至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令，指令被至少一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行上述的用于引导植物生长方向的照明控制方法。

其中，存储器302和处理器301采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器301处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器301。

处理器301负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器302可以被用于存储处理器301在执行操作时所使用的数据。

第四实施方式：

本发明第四实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现第一实施方式中的用于引导植物生长方向的照明控制方法。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种用于引导植物生长方向的照明控制方法，其特征在于，包括：

获取目标植物的生长状态信息；

获取目标植物的目标状态信息；

根据所述生长状态信息和目标状态信息，得出目标生长量信息；

根据目标生长量信息和所述目标植物的趋光性系数，得出光照强度信息；

将光照强度信息转换为控制指令，以控制照明装置照明强度；

其中，所述光照强度信息与目标生长量信息和趋光性系数正相关，所述趋光性系数与目标植株的种类相关联。

2.根据权利要求1所述的一种用于引导植物生长方向的照明控制方法，其特征在于，所述获取目标植物的生长状态信息，包括：

获取安装于植株上的采集所采集的生长状态信息。

3.根据权利要求1所述的一种用于引导植物生长方向的照明控制方法，其特征在于，所述获取目标植物的生长状态信息，包括：

获取采集模块所采集的当前植株图片信息；

图像识别所述当前植株图片信息中的芽点，并计算各个芽点的位置，将同一植株在同一时间段的所有芽点位置信息集合为生长状态信息。

4.根据权利要求3所述的一种用于引导植物生长方向的照明控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在获取采集模块所采集的当前植株图片信息后，对当前植株图片信息进行预处理，所述预处理包括光照补偿。

5.根据权利要求3所述的一种用于引导植物生长方向的照明控制方法，其特征在于，图像识别所述当前植株图片信息中的芽点，并计算各个芽点的位置，包括：

根据同一植株在同一时间段内的所有当前植株图片信息，构建当前虚拟植株模型；

识别虚拟植株模型中的芽点；

计算虚拟植株模型中各个芽点的位置。

6.根据权利要求1所述的一种用于引导植物生长方向的照明控制方法，其特征在于，根据所述生长状态信息和目标状态信息，得出目标生长量信息，包括：

根据目标状态信息得到标准芽点信息；根据生长状态信息得到当前芽点信息；

以植株与地面接触的平面的中心为原点，将标准芽点与当前芽点相对应，计算相对应芽点之间的向量，并将该向量的集合作为目标生长量信息。

7.根据权利要求6所述的一种用于引导植物生长方向的照明控制方法，其特征在于，以植株与地面接触的平面的中心为原点，将标准芽点与当前芽点相对应，计算相对应芽点之间的向量，并将该向量的集合作为目标生长量信息，包括：

若当前芽点对应多个标准芽点，

则，分别计算出当前芽点到每个标准芽点的向量，将所有计算向量进行求平均得到平均向量，将每个当前芽点的平均向量集合为目标生长量信息。

8.一种用于引导植物生长方向的照明控制装置，其特征在于，包括：

输入模块，用于输入目标状态信息；

存储模块，用于存储输入模块所输入的目标状态信息；

采集模块，用于采集生长状态信息；

处理模块，用于根据采集模块所发送的生长状态信息和存储模块中的目标状态信息，得出目标生长量信息；根据目标生长量信息和所述目标植物的趋光性系数，得出光照强度信息；

转换模块，用于将光照强度信息转换为控制指令；

控制模块，用于根据转换模块所发送的控制指令调节照明装置照明强度。

9.根据权利要求8所述的一种用于引导植物生长方向的照明控制装置，其特征在于，所述采集模块包括：

采集单元，用于采集当前植株图片信息；

第一处理单元，用于对采集单元所发送的当前植株进行预处理，将预处理后的当前植株信息发送给建模单元；

建模单元，用于根据根据同一植株在同一时间段内的所有当前植株图片信息，构建当前虚拟植株模型；

第二处理单元，用于识别虚拟植株模型中的芽点，计算虚拟植株模型中各个芽点的位置，构成含当前芽点信息的生长状态信息。

10.一种用于引导植物生长方向的照明控制装置，其特征在于：所述装置包括：

存储器和处理器；

所述存储器中存储有至少一条程序指令；

所述处理器，通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现权利要求1至7中任一所述的用于引导植物生长方向的照明控制方法。

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