一種家用種植機的植物生長狀況檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及溫室植物生長信息和環境信息檢測技術領域，尤其是一種家用種植機的植物生長狀況檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國溫室技術研究水平的不斷提高，人們已經逐步摸索出植物生長的光照、濕度、水肥等環境參數與植物長勢、生產過程之間的作用關系，并通過長期的種植實踐知曉了不同植物生長各階段的種植標準控制參數，包括各階段標準葉片大小、莖桿粗細、標準光照時間、強度、顏色、標準環境溫濕度、標準土壤溫濕度、標準二氧化碳及氧氣濃度等，逐步建立起一套基于植物生長環境信息的綜合評價體系。通過對植物的生長情況進行檢測，并根據檢測得到的數據對植物的生長環境信息作出評價，就可以進一步指導人們對植物生長環境進行調整，以制定最優的控制策略。
[0003]目前的植物生長信息檢測方法主要包括以下幾類:
一、通過光電和排水量檢測，這種方法需要取下葉片進行檢測，無法自動獲取植物的生長狀況且對植物有損；
二、通過光譜技術、紅外溫度探測技術等無損探測方法檢測，這類方法不會損害植株，但僅靠光譜、冠層溫度單一檢測方法，只能獲取植物生長某一方面的孤立信息，且檢測過程容易受到作物冠層結構、土壤背景光譜及大氣窗口、溫濕度等環境因素的影響，難以對植物生長狀態作出全面、系統、準確的判斷；
三、通過視覺圖像識別技術進行檢測，即通過攝取植物圖像，與植物生長各階段的圖像進行比對，判斷出植物所處的生長區間。雖然檢測方法簡便且不會損害植株，但有些情況下，植物在不同生長區間的圖像差別不明顯，或者植物在某一生長區間持續期間的視覺圖像差別不大，光憑圖像識別技術難以識別到植物生長過程中的細微變化，難以做出全面而準確的判斷。
[0004]為了克服前述檢測方法存在的弊端，發明人積極探索研究，發現利用現有的圖像識別技術、植物生長各階段的種植標準控制參數以及植物自身光合作用的原理就可以更加準確地檢測到植物的生長狀況，本案由此產生。
【發明內容】
[0005]針對現有方法和技術的不足，本發明要解決的技術問題是一種家用種植機的植物生長狀況檢測方法，其特征在于:一種家用種植機的植物生長狀況檢測方法，其特征在于:利用家用種植機的控制器、攝像頭、光照度傳感器、LED光源、C02發生器、C02濃度傳感器、溫濕度傳感器、溫濕度控制器進行檢測，檢測步驟如下:
第一步，通過圖像識別技術進行初步檢測:
(1)圖像采集:控制器控制攝像頭采集植物圖像；
(2)圖像識別:控制器讀取植物圖像，依據植物生長各階段的標準圖像信息，初步估算出植物所處的生長區間，并獲得植物在該生長區間對應的種植控制標準參數；
第二步，通過光合作用過程中C02濃度變化檢測對圖像識別技術無法檢測到的植物生長細微變化進行補充檢測:
(1)環境調整:關閉LED光源，使植物處于暗室狀態，無法進行光合作用，控制器按照種植控制標準參數將溫濕度控制器設定為標準溫濕度，將C02發生器設定為標準C02發生濃度；
(2)C02濃度變化檢測:待溫濕度傳感器顯示的溫濕度以及C02濃度傳感器所顯示的C02濃度穩定后，控制器開啟LED光源，并將光照強度設定為標準光強，光合作用一段時間后，控制器讀取C02濃度傳感器所顯示的C02濃度數值；
(3)計算分析:控制器根據標準C02發生濃度與光合作用后C02濃度傳感器所顯示的C02濃度的差值，計算出光合作用前后C02濃度的變化，據此分析植物的光合作用情況，進一步獲知植物的生長狀況信息；
本發明利用圖像識別技術初步估算出植物的生長區間，按照該生長區間的種植控制標準參數，對植物生長環境進行初步調整，以適應植物的生長需求，為了克服圖像識別技術難以檢測植物生長細微變化的缺陷，再輔助以光合作用前后C02濃度變化的檢測，對植物的光合作用能力作出評價，進一步獲知植物的生長狀況。這種測試方法可以克服單純的圖像識別技術不夠準確的弊端，且利用植物自身光合作用，避免其他環境因素對檢測的干擾，檢測得到的信息更加全面和準確，為種植機對植物生長環境進行調控提供科學指導。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發明所述方法所需硬件組成示意圖。
[0007]圖2是本發明所述方法的檢測流程圖。
【具體實施方式】
[0008]本發明所述的一種家用種植機的植物生長狀況檢測方法所需硬件組成及檢測流程分別如圖1、圖2所示。
[0009]本發明所述的一種家用種植機的植物生長狀況檢測方法所需硬件組成包括:用于控制其他硬件的種植機控制器，種植機控制器能夠從其他外部設備上獲取植物不同生長階段的種植標準控制參數和標準圖像庫。種植控制標準參數包括植物生長各階段所需的標準光照時間、強度、顏色、標準環境溫濕度、標準土壤溫濕度、標準二氧化碳及氧氣濃度、影響光合作用的因素等；圖片庫可以反映植物生長各階段的圖像信息，包括葉片大小、莖桿粗細等；
用于采集植物圖像并傳輸給控制器進行識別的攝像頭；
用于給植物提供光照的LED光源以及用于采集光照強度數據并傳輸給控制器的光照度傳感器；
用于控制環境溫濕度的溫濕度控制器以及用于采集環境溫濕度數據并傳輸給控制器的溫濕度傳感器；
用于給植物提供C02的C02發生器以及用于檢測環境中C02濃度數據并傳輸給控制器的C02濃度傳感器。
[0010]本發明所述的一種家用種植機的植物生長狀況檢測方法的檢測步驟如下:
首先，通過圖像識別技術對植物的生長區間進行初步檢測，包括:
圖像采集:即攝像頭采集植物圖像，并將植物圖像傳輸給控制器；
圖像識別:即控制器讀取植物圖像，并識別出圖像中的葉片大小或者莖桿粗細等信息，再依照植物生長各階段的標準圖像信息，初步估算出植物所處的生長區間，并獲得植物在該生長區間對應的種植控制標準參數，比如并標準光強、溫濕度以及C02濃度參數；
到此時為止，通過圖像識別技術進行生長區間的初步檢測已完成，并可以根據初步檢測的結果一一植物所處的生長區間，得到植物在該生長區間對應的種植控制標準參數，比如并標準光強、溫濕度以及C02濃度參數，并據此對植物的生長環境進行調控，以適應植物的實際生長需求。
[0011]但由于植物在同一生長區間的圖像差別不大，僅僅通過圖像識別技術是無法檢測到植物在同一生長區間內的細微變化的，因此需要進行進一步的補充檢測，即在其它影響植物光合作用的因素固定的情況下，通過光合作用前后C02濃度的變化來對植物的光合作用情況進行評價，從而進一步獲知植物的生長狀況信息。
[0012]補充檢測的步驟如下:
環境調整:關閉LED光源，使植物處于暗室狀態，無法進行光合作用，控制器按照種植控制標準參數將溫濕度控制器設定為標準溫濕度，將C02發生器設定為標準C02發生濃度；
C02濃度變化檢測:待溫濕度傳感器顯示的溫濕度以及C02濃度傳感器所顯示的C02濃度穩定后，控制器開啟LED光源，并將光照強度設定為標準光強;光合作用一段時間后，控制器讀取C02濃度傳感器所顯示的C02濃度數值；
計算分析:控制器根據標準C02發生濃度與光合作用后C02濃度傳感器所顯示的C02濃度的差值，計算出光合作用前后C02濃度的變化，據此分析植物的光合作用情況，進一步獲知植物的生長狀況信息。
[0013]在固定光照強度、溫度、濕度的前提下，植物光合作用前后C02濃度變化可以反映植物的光合作用能力，進而反映植物的實際生長信息。當植物處于某一生長區間時，其圖像差別不大，通過圖像識別技術難以獲知植物在這一生長區間的實際生長情況，補充以C02濃度變化的檢測，可以在免受其他環境因素干擾的情況下，通過植物自身光合作用的情況，獲知植物的生長狀況，得到全面而準確的信息，從而在接下來的種植控制中，調整光強、溫濕度等環境因素，制定最有利于植物生長的種植控制方案。
[〇〇14]以上僅為本發明的較佳實施例，并非對本發明的保護范圍的限定。凡依本案的設計思路所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。
【主權項】
1.一種家用種植機的植物生長狀況檢測方法，其特征在于:利用家用種植機的控制器、攝像頭、光照度傳感器、LED光源、C02發生器、C02濃度傳感器、溫濕度傳感器、溫濕度控制器進行檢測，檢測步驟如下:第一步，通過圖像識別技術進行初步檢測:(1)圖像采集:控制器控制攝像頭采集植物圖像；(2)圖像識別:控制器讀取植物圖像，依據植物生長各階段的標準圖像信息，初步估算出植物所處的生長區間，并獲得植物在該生長區間對應的種植控制標準參數；第二步，通過光合作用過程中C02濃度變化檢測對圖像識別技術無法檢測到的植物生長細微變化進行補充檢測:(1)環境調整:關閉LED光源，使植物處于暗室狀態，無法進行光合作用，控制器按照種植控制標準參數將溫濕度控制器設定為標準溫濕度，將C02發生器設定為標準C02發生濃度；(2)C02濃度變化檢測:待溫濕度傳感器顯示的溫濕度以及C02濃度傳感器所顯示的C02濃度穩定后，控制器開啟LED光源，并將光照強度設定為標準光強，光合作用一段時間后，控制器讀取C02濃度傳感器所顯示的C02濃度數值；(3)計算分析:控制器根據標準C02發生濃度與光合作用后C02濃度傳感器所顯示的C02濃度的差值，計算出光合作用前后C02濃度的變化，據此分析植物的光合作用情況，進一步獲知植物的生長狀況信息。
【專利摘要】本發明目的在于提供一種家用種植機的植物生長狀況檢測方法，其特征在于：利用家用種植機的控制器、攝像頭、光照度傳感器、LED光源、C02發生器、C02濃度傳感器、溫濕度傳感器、溫濕度控制器，通過圖像識別技術進行初步檢測，再通過光合作用過程中C02濃度變化進行補充檢測，檢測步驟包括：圖像采集、圖像識別、環境調整、C02濃度變化檢測、計算分析。采用本方法，可以克服單純的圖像識別技術不夠準確的弊端，且利用植物自身光合作用，避免其他環境因素對檢測的干擾，檢測得到的信息更加全面和準確，為種植機對植物生長環境進行調控提供科學指導。
【IPC分類】G01N33/00, G01N21/84
【公開號】CN105510335
【申請號】CN201510966447
【發明人】楊健萍, 吳志強
【申請人】廈門脈控電子技術有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月21日