[發明專利]出菇采摘最佳時機預測方法及裝置

在審

• 申請號: 202210043207.1
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114612549A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 王明飛;鄭文剛;張馨;單飛飛;李文龍;付成高
• 申請（專利權）人: 北京市農林科學院信息技術研究中心
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T7/194;G06T5/40;G06Q50/02;G06Q10/04;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 郭亮

本發明提供一種出菇采摘最佳時機預測方法及裝置，該方法包括：按固定步長，持續獲取菌菇種植環境下的多個預測特征，每個步長獲取的多個預測特征構成一個特征向量，預測特征包括菌菇重量；將當前時刻以前，預設數量連續步長的特征向量，輸入已訓練的GRU?LSTM網絡模型，輸出未來預測周期的菌菇重量；根據所述預測周期的菌菇重量，確定菌菇重量最大的采摘時期；該網絡模型根據已知預測周期菌菇重量作為標簽的樣本，以相應的特征向量作為輸入，經訓練后得到。該方法通過連續步長的特征向量，輸入已訓練的網絡模型來進行預測，與傳統人工經驗相比，可實現菌菇最佳采摘時機的在線式自動化預測，有利于提高菌菇產量，進而實現利潤的最大化。

技術領域

本發明涉及食用菌種植領域，尤其涉及一種出菇采摘最佳時機預測方法及裝置。

背景技術

食用菌生產分為農業式和工廠化兩種，其中農業式生產占比較大。農業式出菇房多以塑料大棚、日光溫室為基礎改造而成。食用菌作為一種環境敏感型作物，對出菇環境極度敏感。由于能顯著提高單位面積產量，網格架等立體栽培模式在平菇、杏鮑菇等農業式出菇房得到廣泛應用。但出菇房調控能力有限，環境空間分布不均勻，這些因素會導致出菇大小不一致，特別是采摘時期不同步。其中，采收過早影響產量，采收過遲則會導致菇蓋干縮，菇柄堅硬，質量下降且大量散發孢子。傳統上采摘時機多受菇農主觀經驗所限，不能很好提前把握最適宜采摘時機。

目前涉及菌菇的采摘時機研究較少，多以知識經驗的形式表達，尚無自動判別方法。溫室內其它作物如蔬菜領域有搭建現場表型平臺，且以固定軌道式為主，可獲得作物在溫室環境下的結構表型數據，但搭建成本高，后期不宜維護。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種出菇采摘最佳時機預測方法及裝置。

本發明提供一種出菇采摘最佳時機預測方法，包括：按固定步長，持續獲取菌菇種植環境下的多個預測特征，每個步長獲取的多個預測特征構成一個特征向量，所述預測特征包括菌菇重量特征；將當前時刻以前，預設數量連續步長的特征向量，輸入已訓練的GRU-LSTM網絡模型，輸出未來預測周期的菌菇重量，所述周期與所述步長對應；根據所述預測周期的菌菇重量，確定菌菇重量最大的采摘時期；所述GRU-LSTM網絡模型，根據已知預測周期菌菇重量作為標簽的樣本，以相應的特征向量作為輸入，經訓練后得到。

根據本發明一個實施例的出菇采摘最佳時機預測方法，根據所述預測周期的菌菇重量，確定菌菇重量最大的采摘時期，包括：將預測周期時刻以前，預設數量連續步長的特征向量，再次輸入已訓練的GRU-LSTM網絡模型，輸出下一預測周期的菌菇重量；重復預設次數，當預測未來多個預測周期內菌菇重量連續下降時，將多個預測周期中的首個預測周期，作為菌菇重量最大的采摘時期。

根據本發明一個實施例的出菇采摘最佳時機預測方法，所述按固定步長，持續獲取菌菇種植環境下的多個預測特征，包括：通過攝像頭獲取菌菇水平預設度角的投影圖像；將所述投影圖像轉換為灰度圖像，并轉化為灰度直方圖，根據預設閾值對所述灰度直方圖進行二值化處理，將所述灰度直方圖分為菌菇部分和背景部分；根據圖像中的已知尺寸背景為基準，計算所述二值化處理后菌菇部分的面積值；將所述面積值輸入預先擬合的第二模型，得到菌菇重量的估計值，作為預測特征中的菌菇重量特征。

根據本發明一個實施例的出菇采摘最佳時機預測方法，所述預測特征還包括菌菇失水量、栽培時長特征以及菌菇環境特征；其中，所述菌菇環境特征為實時環境參數與目標環境參數的差值；環境參數包括出菇溫度、出菇濕度及出菇二氧化碳濃度。

根據本發明一個實施例的出菇采摘最佳時機預測方法，所述將當前時刻以前的多個連續特征向量，輸入已訓練的GRU-LSTM網絡模型之前，還包括：按固定步長，持續獲取菌菇種植環境下樣本的多個特征向量；對于采摘期的單個菌棒樣本，以測得的預測周期菌菇重量作為輸出標簽，預測周期之前的預設數量特征向量作為輸入量，對初始的GRU-LSTM網絡模型進行訓練，得到所述已訓練的GRU-LSTM網絡模型。