[發明專利]基于深度相機的溫室作物三維形態監測裝置及監測方法

有效

• 申請號: 201711181105.1
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108120473B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 蔣煥煜;王樂;胡楊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01B11/06;G01B11/24;G01B11/28;H04N13/204;H04N13/194;H04N7/18;G08C17/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

本發明公開了一種基于深度相機的溫室作物三維形態監測裝置及監測方法。水培裝置位于監測機構支架內，監測機構在水培裝置作物的正上方移動采集深度數據。在小主機上進行預處理、數據壓縮，傳輸，在監測終端對傳輸來的數據聯合解碼、存儲、分析、UI展示；對數據進行存儲和分析，將提取出作物的相關參數和傳感器獲取的環境參數，輸入建立的作物監測模型，計算作物的信息參數通過網絡同步到物聯網，同時優化環境參數依照得到的參數通過控制中心對環境條件實現校正。本發明用于溫室作物生長狀態的無損監測，穩定和準確的數據獲取結合環境信息的模型建立更能實現設施農藝的改進，減少成本，增加作物產量。它可用于溫室內的葉菜類作物的三維形態監測。

技術領域

本發明涉及農業物信息監控技術，尤其是涉及一種基于深度相機的溫室作物三維形態監測裝置及監測方法。

背景技術

自工業革命以來，人類的物質財富生產大幅增長，但是與此同時是資源短缺，環境污染、食品安全等問題日益突出。在矛盾激化之際，日本植物工廠學會提出植物工廠（PlantFactory）的概念，植物工廠是通過設施內高精度環境控制實現農作物周年連續生產的系統，即是利用計算機對植物生育的溫度、濕度、光照、CO₂濃度以及營養液等環境條件進行自動控制，使設施內植物生長不受或很少受自然條件制約的省力型生產。隨著科技的進步和社會發展，農業生產的機械化、自動化、智能化發展成為主流趨勢，對植物工廠的信息獲取和環境控制的要求也越來越高。

基于傳統傳感器對植物工廠環境信息的獲取已無法滿足移動互聯網，物聯網的快速發展。機器視覺的適時引進，幫助直接獲取作物的生長狀態信息。

已發展的基于二維圖像的作物無損監測，在一定程度上實現了作物生長信息的獲取，并指導植物工廠的環境控制，但仍無法避免其自身維度的局限性，無法充分地獲取高魯棒性、高精度的作物信息。而隨著三維信息獲取技術的發展和普及，其獲取的三維信息能夠更加準確的描述作物的空間形態。

發明內容

為了進一步完善植物工廠內作物信息三維信息的獲取和環境狀態的控制，實現作物的實時無損監測，為植物工廠的生產提供更加精確和穩定的監測信息，本發明的目的在于提供一種基于深度相機的溫室作物三維形態監測裝置及監測方法。

本發明采用的技術方案如下：

一、一種基于深度相機的溫室作物三維形態監測裝置

本發明的裝置包括：監測機構支架 、栽有作物的水培裝置、監測機構、種植支架和監測終端；所述水培裝置由并列多行且每行為多列的子水培裝置組成，水培裝置安裝在種植支架上，并位于監測機構支架內，監測機構支架上面四周是用軌道圍成的框架，框架內沿長度方向等距設有軌道，每條軌道均是由左、右兩條槽鋼焊接成 “□”形的軌道，且“□”形的軌道中間留有縫隙，監測機構通過自身的移動機構能沿“□”形的軌道，在水培裝置作物的正上方移動，監測機構上的小主機與監測終端無線連接。

所述監測機構，包括深度相機、連接件、移動機構和小主機；連接件上端面裝有小主機，連接件下端面開有兩條槽，每條槽內裝有多個小滾輪，兩條槽內的小滾輪能在“□”形軌道上面移動，倒“Y”連接件上端插入“□”形軌道中間縫隙中并與連接件連接，深度相機固定件的上端插入倒“Y”連接件叉口端內，并用螺釘和螺母連接，深度相機固定件的下端與深度相機連接。

所述移動機構，包括兩個滾輪和電動機，電動機安裝在“Y”連接件上端孔內，電動機兩側的輸出軸上分別裝有滾輪，兩個滾輪分別能在“□”形軌道內的左、右兩條槽鋼底面滾動，從而帶動監測機構移動。

二、一種基于深度相機的溫室作物三維形態監測方法，該方法的監測步驟如下：

1) 深度相機和小主機構成的監測機構能在“□”形軌道上移動，依據作物不同的種植時期采取不同監測路徑移動路線，采集深度數據；