TWI736227B - 植物生長辨識方法及其系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種植物生長辨識方法及其系統，係使至少一攝影單元將其拍攝畫面傳送至一控制單元，以計算每單位像素距離，繼使攝影單元進行植物拍攝，以由控制單元辨識拍攝畫面中植物的芽、花或果實等特徵點，再由控制單元計算每特徵點的像素距離及其高度，並統計該數多特徵點的數量與面積，以計算出植物的生長速率與產量，且定時更新該植物生長高度、速率及產量等資料，以動態調變燈照單元對植物的光照強度，據此自動化植物生長辨識系統設計，俾達到有效節省人力成本、照明耗能及提高植物產量與品質等效果。
Description
本發明係有關於一種植物生長辨識方法及其系統，尤指一種可自動化進行植物培育，以有效節省人力成本、照明耗能，及提高植物產量與品質之方法及其系統。
按，植物的培育係會受到溫度、陽光及水等自然環境與氣候等因素影響，故容易發生植物生長歉收等問題，為減少自然環境與氣候等對植物生長的影響，溫室栽培與室內栽培方式係漸受到重視。
由於光照量係影響植物生長的重大因素之一，因此，一般溫室栽培與室內栽培多會使用人造光源，以仿照陽光照射效果，以利植物行光合作用，而人造光源與植物間的距離係會直接影響到植物的光合作用，若光源與植物的距離過大，則光照強度不足，會降低植物的光合作用，反之若光源與植物距離過小，則光照強度變大，同樣會影響植物造成生長逆境。而現有對人造光源其光照強度與照射時間的調整仍仰賴人工經驗判斷，除無法精準控制、易造成能源不當損耗外，每天定時到溫室看顧照料每株植物，以調變適合其生長的光照條件，也須耗費許多人力與時間，而造成人力成本與工時浪費。另現有對植物的採收時間與產量僅能透過人工經驗估算，故容易發生採收估算不準確的問
題，當採收估算不準確會影響品質與產量，造成經濟價值下降或市場價格不當波動，影響農民收益及市場經濟的發展。
緣是，本發明人有鑑於現有植物培育仰賴人力與個人經驗所造成的諸多缺失，乃藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，研創出本發明。
本發明係有關於一種植物生長辨識方法及其系統，其主要目的係利用深度攝影結合人工智慧學習辨識植物特徵，以提高對植物生長速率與產量估算的準確性；其次要目的係提高燈源照射於植物的頻譜與光照強度的精準度，以節省照明耗能及提高植物產量與品質。
為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下植物生長辨識系統，係包含：至少一固定單元，係使該固定單元架設於一植物栽種區域；至少一攝影單元，乃使該攝影單元組設於該固定單元上；至少一控制單元，係使該控制單元與該攝影單元以有線或無線訊號連結，並於該控制單元內載有一植物生長辨識人工智慧程式，該植物生長辨識人工智慧程式係包含有一單位像素距離運算模組、一特徵點學習辨識模組、一特徵點像素距離運算模組、一特徵點高度運算模組、一特徵點面積運算模組、一特徵點統計模組及一植物生長速率暨產量運算模組，以由該控制單元連結該植物生長辨識人工智慧程式其各模組運作，其中，該單位像素距離運算模組係計算獲得該攝影單元其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離，又該特徵點學習辨識模組係為辨識該攝影畫面中植物其芽、花或果實的特徵點，並分別以一方框標示該特徵點的位置及其面積大小，另該特徵點像素距離運算模組係將該
特徵點學習辨識模組所擷取的各特徵點方框的像素距離乘以該單位像素距離運算模組求得的每單位像素實際距離，以計算獲得每個特徵點像素的實際距離，又該特徵點高度運算模組係將該特徵點像素距離運算模組所獲得的每個特徵點像素距離配合三角計算，以獲得各特徵點高度，另該特徵點面積運算模組係將該特徵點像素距離運算模組所獲得的每個特徵點像素的長寬距離相乘，以獲得各特徵點投影面積，再將各特徵點投影面積配合該特徵點高度運算模組獲得的各特徵點高度進行面積的比例換算，以獲得各特徵點的實際面積，又該特徵點統計模組係將該攝影單元所拍攝到之植物其數個特徵點數量的加總統計，及其數個特徵點面積的加總統計，另該植物生長速率暨產量運算模組係利用其內載之面積與產量迴歸式，計算出該攝影單元所拍攝之植物其各特徵點的產量，另利用其內載之生長速率公式計算出該攝影單元所拍攝之植物其各特徵點的生長速率。
如上所述之植物生長辨識系統，其中，該植物生長辨識系統係進一步包含有至少一燈照單元，該燈照單元係組設於該固定單元上，並使該控制單元與該燈照單元以有線或無線訊號連結，另使該植物生長辨識人工智慧程式進一步包含有一動態光照調變模組，以使該控制單元經由該動態光照調變模組與該燈照單元互動連結，其中，該動態光照調變模組係根據各固定時間獲得的植物生長高度、生長速率及產量資料，動態調變與其相連結之燈照單元對其下方植物的頻譜與光照強度。
本發明人係進一步研擬如下植物生長辨識方法，其實施步驟係包含：A.攝影單元定位：係將至少一攝影單元的鏡頭朝下，且保持水平以與地面垂直，並固定其高度位置；
B.單位像素距離計算：該攝影單元係將拍攝到的畫面傳送至與其相連結之一控制單元，以由該控制單元計算該攝影單元其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離；C.擷取特徵點：該攝影單元係拍攝位於其下方之植物，再將該攝影畫面傳送至該控制單元，以由該控制單元辨識該攝影畫面中植物其芽、花或果實的特徵點，並分別以一方框標示該特徵點位置及其面積大小；D.特徵點像素距離計算：該控制單元係將所擷取的各個特徵點方框的像素距離乘以B步驟求得的每單位像素距離，以計算獲得每個特徵點像素的實際距離；E.特徵點高度計算：該控制單元係將D步驟獲得的每個特徵點像素距離配合三角計算，以獲得各特徵點高度；F.特徵點面積計算：該控制單元係將D步驟獲得的每個特徵點像素的長寬距離相乘，以獲得各特徵點投影面積，再將各特徵點投影面積配合E步驟獲得的各特徵點高度進行面積的比例換算，以獲得各特徵點的實際面積；G.統計特徵點數量與面積：該控制單元係進行該攝影單元所拍攝到之植物其數個特徵點數量的加總統計，及其數個特徵點面積的加總統計；H.生長速率及產量計算：該控制單元係利用面積與產量迴歸式，計算出該攝影單元所拍攝之植物其各特徵點的產量，另利用生長速率公式計算出該攝影單元所拍攝之植物其各特徵點的生長速率。
如上所述之植物生長辨識方法，其中，該植物生長辨識方法係於該生長速率及產量計算之步驟後接續有一植物生長資料定時更新的步驟，該控制單元係驅使該攝影單元於固定時間上傳拍攝畫面至該控制單元，以使該控制單元計算各固定時間中該攝影單元所拍攝植物的生長高度、生長速率與產量。
如上所述之植物生長辨識方法，其中，該植物生長辨識方法係於該植物生長資料定時更新之步驟後接續有一動態調變光照強度，係使該控制單元根據各固定時間獲得的植物生長高度、生長速率及產量資料，動態調變與其相連結之燈照單元對其下方植物的頻譜與光照強度。
如上所述之植物生長辨識方法，其中，該單位像素距離計算的步驟中係使該攝影單元拍攝地面之一被攝物，再將該被攝物的攝影畫面傳送至該控制單元，以由該控制單元利用其內載之x=(a*z)/f及y=(b*z)/f的公式，計算該被攝物的長寬，其中，x為被攝物的長度、y為被攝物的寬度、a為攝影單元其內設之一感光元件的長度、b為攝影單元其內設之該感光元件的寬度、f為攝影單元的焦距、z為攝影單元至地面垂直距離，該攝影單元至地面的垂直距離(z)係由該攝影單元量測獲得，另由該控制單元擷取該攝影單元其感光元件的長(a)寬(b)與焦距(f)之參數，再代入該x=(a*z)/f及y=(b*z)/f的公式，以計算出該被攝物的長與寬，而後將該被攝物的長與寬分別除以該攝影單元的像素解析度，以獲得該攝影單元其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離。
如上所述之植物生長辨識方法，其中，該單位像素距離計算的步驟中係先於地面放置一已知長寬的校準標籤，再由該攝影單元拍攝該校準標籤，而後將該校準標籤的攝影畫面傳送至該控制單元，以由該控制單元量測該校準標籤於該攝影畫面中佔據像素，再將該校準標籤的長與寬分別除以該校準標籤於該攝影畫面所佔像素，以獲得該攝影單元其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離。
如上所述之植物生長辨識方法，其中，該特徵點高度計算的步驟中係由該控制單元利用其內載之e2=z2+c2的三角公式，計算各植物的特徵點高度，其中，z為該攝影單元至地面垂直距離、c為特徵點像素距離、e為該攝影單元經植物特徵點投影至地面的距離，該攝影單元至地面的垂直距離(z)係由該攝
影單元量測獲得，該特徵點像素距離(c)係由D步驟獲得，將該已知之攝影單元至地面的垂直距離(z)及特徵點像素距離(c)代入該e2=z2+c2的公式中，以計算獲得該攝影單元經植物特徵點投影至地面的距離(e)，再利用該控制單元內載之h=z*(e-d)/d的公式，其中，z為該攝影單元至地面垂直距離、e為該攝影單元經植物特徵點投影至地面的距離、d為該攝影單元至植物特徵點的距離、h為特徵點高度，該攝影單元至植物特徵點的距離(d)係由該攝影單元量測獲得，將該已知之攝影單元至地面垂直距離(z)、該攝影單元經植物特徵點投影至地面的距離(e)及該攝影單元至植物特徵點的距離(d)，代入該h=z*(e-d)/d的公式中，即可獲得特徵點高度(h)。
如上所述之植物生長辨識方法，其中，該特徵點面積計算的步驟中係由該控制單元利用其內載之a=s*[(z-h)/z]2的面積換算公式，計算該特徵點的實際面積，其中，a為特徵點面積、s為特徵點投影面積、z為攝影單元至地面垂直距離、h為特徵點高度，該特徵點投影面積(s)係將D步驟獲得之特徵點的像素長寬距離相乘，該攝影單元至地面的垂直距離(z)係由該攝影單元量測獲得，該特徵點高度(h)係於E步驟獲得，而後將該已知之特徵點投影面積(s)、該攝影單元至地面的垂直距離(z)及特徵點高度(h)代入該a=s*[(z-h)/z]2的公式中，即可獲得特徵點面積(a)。
如上所述之植物生長辨識方法，其中，該植物生長辨識方法係進一步包含有一攝影單元深度校準步驟，乃於A步驟之攝影單元定位後接續進行該攝影單元深度校準步驟，該攝影單元深度校準的方法係由該攝影單元量測其與地面間的距離(z1)，再用捲尺量測該攝影單元與地面間的距離(z2)，而後將該z1與z2的數值輸入該攝影單元或控制單元，以由該攝影單元或控制單元運算z2/z1的比例後，自行校正該攝影單元其深度量測的比例誤差；或由該攝影單元量測其與地面間的距離(z)，再於地面上放置一已知高度(h)的校準標籤，繼由該攝影
單元量測其與該校準標籤間的距離(d)，而後將該z、h及d的數值輸入該攝影單元或控制單元，以由該攝影單元或控制單元運算h/(z-d)的比例後，自行校正該攝影單元其深度量測的比例誤差。
藉此，利用本發明之植物生長辨識方法及其系統設計，即可準確估算所培育之植物的生長速率與產量，以利維持市場經濟的發展，又本發明係可精準控制燈照單元動態調變對植物的光照強度，避免人工經驗判斷易發生光照強度不足或過強情形，以防止能源不當損耗及提高植物產量與生長品質，另本發明係採自動化培育植物，故可達到有效節省看顧照料植物的人力成本與工時支出等效益。
1:固定單元
2:攝影單元
21:鏡頭
22:感光元件
3:燈照單元
4:控制單元
5:植物生長辨識人工智慧程式
51:單位像素距離運算模組
52:特徵點學習辨識模組
53:特徵點像素距離運算模組
54:特徵點高度運算模組
55:特徵點面積運算模組
56:特徵點統計模組
57:植物生長速率暨產量運算模組
58:動態光照調變模組
6:被攝物
7:校準標籤
8:植物
9:方框
第一圖：本發明之整體正視圖
第二圖：本發明之系統架構圖
第三圖：本發明之流程圖
第四圖：本發明之攝影單元深度校準示意圖
第五圖：本發明之其一單位像素距離運算示意圖
第六圖：本發明之其二單位像素距離運算示意圖
第七圖：本發明之特徵點擷取示意圖
第八圖：本發明之特徵點高度運算示意圖
第九圖：本發明之特徵點面積運算示意圖
而為令本發明之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號：
首先，請參閱第一、二圖所示，為本發明之植物生長辨識系統，係主要包含：至少一固定單元(1)，該固定單元(1)係可為一支架，以架設於一植物栽種的區域；至少一攝影單元(2)，乃使該攝影單元(2)組設於該固定單元(1)上，該攝影單元(2)係為一深度攝影機，以於該攝影單元(2)內載有一深度測量程式，而該攝影單元(2)係設有2顆RGB鏡頭(21)，並內設有一感光元件(22)；至少一燈照單元(3)，係使該燈照單元(3)組設於該固定單元(1)上，並位於該攝影單元(2)上方，該燈照單元(3)係可為LED燈具；至少一控制單元(4)，該控制單元(4)係可為一桌上型電腦或筆記型電腦等，乃使該控制單元(4)與該攝影單元(2)及燈照單元(3)以有線或以3G、4G、WiFi、藍芽等無線訊號連結，並於該控制單元(4)內載有一植物生長辨識人工智慧程式(5)，該植物生長辨識人工智慧程式(5)係包含有一單位像素距離運算模組(51)、一特徵點學習辨識模組(52)、一特徵點像素距離運算模組(53)、一特徵點高度運算模組(54)、一特徵點面積運算模組(55)、一特徵點統計模組(56)、一植物生長速率暨產量運算模組(57)及一動態光照調變模組(58)等程式模組，以由該控制單元(4)連結該植物生長辨識人工智慧程式(5)其各模組運作。
據此，當本發明於使用實施時，請一併參閱第三圖所示，其方法實施步驟係包含：A.定位攝影單元：係將該攝影單元(2)固定在該固定單元(1)的一高度位置處，且使該攝影單元(2)的鏡頭(21)朝下，並保持水平以與地面垂直；B.攝影單元深度校準：係包含有二種方法，方法一係由該攝影單元(2)量測其與地面間的距離(z1)，再用捲尺量測該攝影單元(2)與地面間的距離(z2)，而後將該z1與z2的數值輸入該攝影單元(2)或控制單元(4)，以由該攝影單元
(2)或控制單元(4)內設深度測量程式運算z2/z1的比例後，自行校正該攝影單元(2)其深度量測的比例誤差；另請一併參閱第四圖所示，方法二係由該攝影單元(2)量測其與地面間的距離(z)，再於地面上放置一已知高度(h)的校準標籤(7)，繼由該攝影單元(2)量測其與該校準標籤(7)間的距離(d)，而後將該z、h及d的數值輸入該攝影單元(2)或控制單元(4)，以由該攝影單元(2)或控制單元(4)內設深度測量程式運算h/(z-d)的比例後，自行校正該攝影單元(2)其深度量測的比例誤差；C.計算單位像素距離：係包含有二種方法，請一併參閱第五圖所示，方法一係使該攝影單元(2)拍攝地面之任一被攝物(6)，而後將該被攝物(6)的攝影畫面傳送至該控制單元(4)，又該控制單元(4)係利用其植物生長辨識人工智慧程式(5)內載的單位像素距離運算模組(51)預設之x=(a*z)/f及y=(b*z)/f的公式，計算該被攝物(6)的長寬，其中，x為被攝物(6)的長度、y為被攝物(6)的寬度、a為攝影單元(2)其感光元件(22)的長度、b為攝影單元(2)其感光元件(22)的寬度、f為攝影單元(2)的焦距、z為攝影單元(2)至地面的垂直距離，該攝影單元(2)至地面的垂直距離(z)係由該攝影單元(2)自行量測獲得，另使該單位像素距離運算模組(51)擷取該攝影單元(2)其感光元件(22)的長(a)、寬(b)與焦距(f)等參數，而後代入前述x=(a*z)/f及y=(b*z)/f公式中，以計算出被攝物(6)的長(x)與寬(y)，再將該被攝物(6)的長(x)與寬(y)除以該攝影單元(2)的像素解析度，即可獲得該攝影單元(2)其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離；另請一併參閱第六圖所示，方法二係於地面放置一已知長寬的校準標籤(7)，再由該攝影單元(2)拍攝該校準標籤(7)，而後將該校準標籤(7)的攝影畫面傳送至控制單元(4)，以由該單位像素距離運算模組(51)量測該校準標籤(7)於攝影畫面中佔據像素，再將該校準標籤(7)的長與寬除以該校準標籤(7)於該攝影畫面所佔像素，以同樣獲得該攝影單元(2)其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離；
D.擷取特徵點：請一併參閱第七圖所示，乃使該攝影單元(2)拍攝位於其下方之植物(8)，再將該攝影畫面傳送至該控制單元(4)，以由該控制單元(4)利用其植物生長辨識人工智慧程式(5)內載之特徵點學習辨識模組(52)辨識該攝影畫面中植物(8)的芽、花或果實等特徵點，並分別以一方框(9)標示該特徵點位置及其面積大小；E.特徵點像素距離計算：係使該控制單元(4)利用其植物生長辨識人工智慧程式(5)內載之特徵點像素距離運算模組(53)，將該特徵點學習辨識模組(52)所擷取的各個特徵點方框(9)的像素距離乘以C步驟求得的每單位像素距離，以計算獲得每個特徵點像素的實際距離；F.特徵點高度計算：請一併參閱第八圖所示，乃使該控制單元(4)利用其植物生長辨識人工智慧程式(5)內載之特徵點高度運算模組(54)預設e2=z2+c2的三角公式，以計算各植物(8)其特徵點高度，其中，z為攝影單元(2)至地面垂直距離、c為特徵點像素距離、e為該攝影單元(2)經植物(8)特徵點投影至地面的距離，該攝影單元(2)至地面垂直距離(z)係可由該攝影單元(2)自行量測獲得，該特徵點像素距離(c)係於E步驟獲得，而後將該已知之攝影單元(2)至地面垂直距離(z)及特徵點像素距離(c)代入該e2=z2+c2的公式中，即可計算獲得該攝影單元(2)經植物(8)特徵點投影至地面的距離(e)，續利用該特徵點高度運算模組(54)預設之h=z*(e-d)/d的公式，其中，z為攝影單元(2)至地面垂直距離、e為該攝影單元(2)經植物(8)特徵點投影至地面的距離、d為該攝影單元(2)至植物(8)特徵點的距離、h為特徵點高度，該攝影單元(2)至植物(8)特徵點的距離(d)係可由攝影單元(2)自行量測獲得，將該已知之攝影單元(2)至地面垂直距離(z)、該攝影單元(2)經植物(8)特徵點投影至地面的距離(e)及該攝影單元(2)至植物(8)特徵點的距離(d)，代入該h=z*(e-d)/d的公式中，即可獲得特徵點高度(h)；
G.特徵點面積計算：請一併參閱第九圖所示，係使該控制單元(4)利用其植物生長辨識人工智慧程式(5)內載之特徵點面積運算模組(55)預設之a=s*[(z-h)/z]2的面積換算公式，計算該特徵點的實際面積，其中，a為特徵點面積、s為特徵點投影面積、z為攝影單元(2)至地面垂直距離、h為特徵點高度，該特徵點投影面積(s)係將E步驟獲得之特徵點的像素長寬距離相乘，該攝影單元(2)至地面的垂直距離(z)則可由該攝影單元(2)自行量測獲得，該特徵點高度(h)係於F步驟獲得，而後將該已知之特徵點投影面積(s)、該攝影單元(2)至地面的垂直距離(z)及特徵點高度(h)代入該a=s*[(z-h)/z]2的公式中，即可計算出特徵點面積(a)；H.統計特徵點數量與面積：係使該控制單元(4)藉由其植物生長辨識人工智慧程式(5)內載之特徵點統計模組(56)進行該攝影單元(2)所拍攝到之植物(8)其數個特徵點數量的加總統計，及其數個特徵點面積的加總統計；I.生長速率及產量計算：該控制單元(4)係利用其植物生長辨識人工智慧程式(5)內載之植物生長速率暨產量運算模組(57)預設的面積與產量迴歸式，計算出該攝影單元(2)所拍攝植物(8)的產量，該面積與產量迴歸式係透過實驗收集而得，乃收集數個特徵點面積實際可獲得的產量，再將該數個特徵點面積及產量加總後，計算出平均每單位特徵點面積可獲得的產量值，以推導出該面積與產量迴歸式，另該植物(8)的生長速率同樣可透過實驗收集而得，係觀察攝影單元(2)所拍攝之植物(8)其芽、花或果實等特徵點由栽種到發芽，或由花芽到開花，或由開花到結成果實所需要時間，即可推導出該芽、花或果實等各類特徵點的生長速率公式，再利用該生長速率公式計算出該攝影單元(2)所拍攝之植物(8)其各特徵點的生長速率；J.植物生長資料定時更新：該控制單元(4)係驅使該攝影單元(2)於固定時間上傳所拍攝畫面至控制單元(4)，以使該控制單元(4)其植物生長辨識人
工智慧程式(5)之各模組重複前述步驟，以計算各個固定時間中該攝影單元(2)所拍攝植物(8)的生長高度、生長速率與產量；K.動態調變光照強度：該控制單元(4)其植物生長辨識人工智慧程式(5)內載之動態光照調變模組(58)係根據各固定時間獲得的植物(8)生長高度、速率及產量資料，動態調變與其相連結之燈照單元(3)對其下方植物(8)的頻譜與光照強度，以於植物(8)生長高度較低時，提高照射強度，而當植物(8)生長高度越高時，則使照射強度相對降低，以優化植物(8)栽培，並節省能源消耗。
藉此，利用本發明之植物生長辨識方法及其系統設計，即可準確估算所培育之植物(8)的生長速率與產量，避免造成市場價格的不當波動，以利維持市場經濟的發展，又本發明係使控制單元(4)內載之植物生長辨識人工智慧程式(5)根據攝影單元(2)拍攝之植物(8)其芽、花或果實等特徵點生長的高度、生長速率及產量等資料，故可精準控制燈照單元(3)動態調變對植物(8)的光照強度，避免人工經驗判斷容易發生光照強度不足或過強情形，以利植物(8)行光合作用，依此，除可防止能源的不當損耗外，更可提高植物(8)產量與生長品質，另本發明係採自動化培育植物(8)，故可有效節省看顧照料植物(8)的人力成本與工時支出，以利增進產業競爭力。
綜上所述，本發明之實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
2:攝影單元
21:鏡頭
22:感光元件
3:燈照單元
4:控制單元
5:植物生長辨識人工智慧程式
51:單位像素距離運算模組
52:特徵點學習辨識模組
53:特徵點像素距離運算模組
54:特徵點高度運算模組
55:特徵點面積運算模組
56:特徵點統計模組
57:植物生長速率暨產量運算模組
58:動態光照調變模組
Claims (10)
- 一種植物生長辨識系統，係包含：至少一固定單元，係使該固定單元架設於一植物栽種區域；至少一攝影單元，乃使該攝影單元組設於該固定單元上；至少一控制單元，係使該控制單元與該攝影單元以有線或無線訊號連結，並於該控制單元內載有一植物生長辨識人工智慧程式，該植物生長辨識人工智慧程式係包含有一單位像素距離運算模組、一特徵點學習辨識模組、一特徵點像素距離運算模組、一特徵點高度運算模組、一特徵點面積運算模組、一特徵點統計模組及一植物生長速率暨產量運算模組，以由該控制單元連結該植物生長辨識人工智慧程式其各模組運作，其中，該單位像素距離運算模組係計算獲得該攝影單元其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離，又該特徵點學習辨識模組係為辨識該攝影畫面中植物其芽、花或果實的特徵點，並分別以一方框標示該特徵點的位置及其面積大小，另該特徵點像素距離運算模組係將該特徵點學習辨識模組所擷取的各特徵點方框的像素距離乘以該單位像素距離運算模組求得的每單位像素實際距離，以計算獲得每個特徵點像素的實際距離，又該特徵點高度運算模組係將該特徵點像素距離運算模組所獲得的每個特徵點像素距離配合三角計算，以獲得各特徵點高度，另該特徵點面積運算模組係將該特徵點像素距離運算模組所獲得的每個特徵點像素的長寬距離相乘，以獲得各特徵點投影面積，再將各特徵點投影面積配合該特徵點高度運算模組獲得的各特徵點高度進行面積的比例換算，以獲得各特徵點的實際面積，又該特徵點統計模 組係將該攝影單元所拍攝到之植物其數個特徵點數量的加總統計，及其數個特徵點面積的加總統計，另該植物生長速率暨產量運算模組係利用其內載之面積與產量迴歸式，計算出該攝影單元所拍攝之植物其各特徵點的產量，另利用其內載之生長速率公式計算出該攝影單元所拍攝之植物其各特徵點的生長速率。
- 如請求項1所述之植物生長辨識系統，其中，該植物生長辨識系統係進一步包含有至少一燈照單元，該燈照單元係組設於該固定單元上，並使該控制單元與該燈照單元以有線或無線訊號連結，另使該植物生長辨識人工智慧程式進一步包含有一動態光照調變模組，以使該控制單元經由該動態光照調變模組與該燈照單元互動連結，其中，該動態光照調變模組係根據各固定時間獲得的植物生長高度、生長速率及產量資料，動態調變與其相連結之燈照單元對其下方植物的頻譜與光照強度。
- 一種植物生長辨識方法，其實施步驟係包含：A.攝影單元定位：係將至少一攝影單元的鏡頭朝下，且保持水平以與地面垂直，並固定其高度位置；B.單位像素距離計算：該攝影單元係將拍攝到的畫面傳送至與其相連結之一控制單元，以由該控制單元計算該攝影單元其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離；C.擷取特徵點：該攝影單元係拍攝位於其下方之植物，再將該攝影畫面傳送至該控制單元，以由該控制單元辨識該攝影畫面中植物其芽、花或果實的特徵點，並分別以一方框標示該特徵點位置及其面積大小； D.特徵點像素距離計算：該控制單元係將所擷取的各個特徵點方框的像素距離乘以B步驟求得的每單位像素距離，以計算獲得每個特徵點像素的實際距離；E.特徵點高度計算：該控制單元係將D步驟獲得的每個特徵點像素距離配合三角計算，以獲得各特徵點高度；F.特徵點面積計算：該控制單元係將D步驟獲得的每個特徵點像素的長寬距離相乘，以獲得各特徵點投影面積，再將各特徵點投影面積配合E步驟獲得的各特徵點高度進行面積的比例換算，以獲得各特徵點的實際面積；G.統計特徵點數量與面積：該控制單元係進行該攝影單元所拍攝到之植物其數個特徵點數量的加總統計，及其數個特徵點面積的加總統計；H.生長速率及產量計算：該控制單元係利用面積與產量迴歸式，計算出該攝影單元所拍攝之植物其各特徵點的產量，另利用生長速率公式計算出該攝影單元所拍攝之植物其各特徵點的生長速率。
- 如請求項3所述之植物生長辨識方法，其中，該植物生長辨識方法係於該生長速率及產量計算之步驟後接續有一植物生長資料定時更新的步驟，該控制單元係驅使該攝影單元於固定時間上傳拍攝畫面至該控制單元，以使該控制單元計算各固定時間中該攝影單元所拍攝植物的生長高度、生長速率與產量。
- 如請求項4所述之植物生長辨識方法，其中，該植物生長辨識方法係於該植物生長資料定時更新之步驟後接續有一動態調變光照強度，係使該控制單元根據各固定時間獲得的植物生長高度、生長 速率及產量資料，動態調變與其相連結之燈照單元對其下方植物的頻譜與光照強度。
- 如請求項3所述之植物生長辨識方法，其中，該單位像素距離計算的步驟中係使該攝影單元拍攝地面之一被攝物，再將該被攝物的攝影畫面傳送至該控制單元，以由該控制單元利用其內載之x=(a*z)/f及y=(b*z)/f的公式，計算該被攝物的長寬，其中，x為被攝物的長度、y為被攝物的寬度、a為攝影單元其內設之一感光元件的長度、b為攝影單元其內設之該感光元件的寬度、f為攝影單元的焦距、z為攝影單元至地面垂直距離，該攝影單元至地面的垂直距離(z)係由該攝影單元量測獲得，另由該控制單元擷取該攝影單元其感光元件的長(a)寬(b)與焦距(f)之參數，再代入該x=(a*z)/f及y=(b*z)/f的公式，以計算出該被攝物的長與寬，而後將該被攝物的長與寬分別除以該攝影單元的像素解析度，以獲得該攝影單元其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離。
- 如請求項3所述之植物生長辨識方法，其中，該單位像素距離計算的步驟中係先於地面放置一已知長寬的校準標籤，再由該攝影單元拍攝該校準標籤，而後將該校準標籤的攝影畫面傳送至該控制單元，以由該控制單元量測該校準標籤於該攝影畫面中佔據像素，再將該校準標籤的長與寬分別除以該校準標籤於該攝影畫面所佔像素，以獲得該攝影單元其攝影畫面中每單位像素代表的實際距離。
- 如請求項3所述之植物生長辨識方法，其中，該特徵點高度計算的步驟中係由該控制單元利用其內載之e2=z2+c2的三角公式，計算各植物的特徵點高度，其中，z為該攝影單元至地面垂直距離、c為特徵點像素距離、e為該攝影單元經植物特徵點投影至地面的距離， 該攝影單元至地面的垂直距離(z)係由該攝影單元量測獲得，該特徵點像素距離(c)係由D步驟獲得，將該已知之攝影單元至地面的垂直距離(z)及特徵點像素距離(c)代入該e2=z2+c2的公式中，以計算獲得該攝影單元經植物特徵點投影至地面的距離(e)，再利用該控制單元內載之h=z*(e-d)/d的公式，其中，z為該攝影單元至地面垂直距離、e為該攝影單元經植物特徵點投影至地面的距離、d為該攝影單元至植物特徵點的距離、h為特徵點高度，該攝影單元至植物特徵點的距離(d)係由該攝影單元量測獲得，將該已知之攝影單元至地面垂直距離(z)、該攝影單元經植物特徵點投影至地面的距離(e)及該攝影單元至植物特徵點的距離(d)，代入該h=z*(e-d)/d的公式中，即可獲得特徵點高度(h)。
- 如請求項3所述之植物生長辨識方法，其中，該特徵點面積計算的步驟中係由該控制單元利用其內載之a=s*[(z-h)/z]2的面積換算公式，計算該特徵點的實際面積，其中，a為特徵點面積、s為特徵點投影面積、z為攝影單元至地面垂直距離、h為特徵點高度，該特徵點投影面積(s)係將D步驟獲得之特徵點的像素長寬距離相乘，該攝影單元至地面的垂直距離(z)係由該攝影單元量測獲得，該特徵點高度(h)係於E步驟獲得，而後將該已知之特徵點投影面積(s)、該攝影單元至地面的垂直距離(z)及特徵點高度(h)代入該a=s*[(z-h)/z]2的公式中，即可獲得特徵點面積(a)。
- 如請求項3所述之植物生長辨識方法，其中，該植物生長辨識方法係進一步包含有一攝影單元深度校準步驟，乃於A步驟之攝影單元定位後接續進行該攝影單元深度校準步驟，該攝影單元深度校 準的方法係由該攝影單元量測其與地面間的距離(z1)，再用捲尺量測該攝影單元與地面間的距離(z2)，而後將該z1與z2的數值輸入該攝影單元或控制單元，以由該攝影單元或控制單元運算z2/z1的比例後，自行校正該攝影單元其深度量測的比例誤差；或由該攝影單元量測其與地面間的距離(z)，再於地面上放置一已知高度(h)的校準標籤，繼由該攝影單元量測其與該校準標籤間的距離(d)，而後將該z、h及d的數值輸入該攝影單元或控制單元，以由該攝影單元或控制單元運算h/(z-d)的比例後，自行校正該攝影單元其深度量測的比例誤差。
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