[发明专利]玉米冠层叶色建模系统及方法

权利要求书

1.一种玉米冠层叶色建模系统，其特征在于，包括位于田间预设地点的支架模块，以及位于所述支架模块上的图像采集模块、自动气象熵情采集模块、数据采集与传输模块以及云端存储与计算模块；

所述图像采集模块用于实时采集目标区域内的全生育期的玉米冠层图像；

所述自动气象熵情采集模块用于测量所述目标区域内的气象数据和土壤信息；

所述数据采集与传输模块用于采集所述玉米冠层图像、所述气象数据和土壤信息，并将所述玉米冠层图像、所述气象数据和土壤信息发送到所述云端存储与计算模块；

所述云端存储与计算模块用于存储所述玉米冠层图像、所述气象数据和土壤信息并根据所述玉米冠层图像、所述气象数据和土壤信息进行玉米冠层图像序列分析，并根据所述冠层图像序列分析的结果建立玉米冠层叶色变化模型，以根据所述玉米冠层叶色变化模型进行实时采集图像的冠层叶色、长势长相的分析与评价；

其中，所述云端存储与计算模块具体用于：

根据采集的全生育期的所述玉米冠层图像确定玉米冠层全生育期图像序列；并根据所述气象数据和土壤信息，基于预先建立的作物知识模型对所述玉米冠层全生育期图像序列按照不同生育期和不同天气进行分类，并基于机器学习方法根据所述分类结果对所述玉米冠层图像进行标记，以分别获取不同生育期对应的图像数据集和不同天气对应的图像数据集；

根据所述不同生育期对应的图像数据集和所述不同天气对应的图像数据集确定所述玉米冠层全生育期图像序列于不同生育期、不同天气对应的多项标签，并根据所述多项标签进行图像分析，以根据所述图像分析的结果建立所述玉米冠层叶色变化模型。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述支架模块包括支柱和位于所述支柱上侧的横梁；所述横梁的上侧还设置有避雷针。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图像采集模块包括工业相机、位于所述工业相机上的镜头和辅助拍摄灯，以及罩设于所述工业相机上的防水罩；所述工业相机的光轴垂直于地面；所述防水罩的顶端位于所述横梁上。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

远程控制模块，用于通过远程终端进行数据预览和/或计算分析结果显示。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气象数据包括空气温度、空气湿度、风速、风向、降雨量以及太阳辐射；所述土壤信息包括多个深度的土壤湿度和多个深度的土壤温度。

6.一种玉米冠层叶色建模方法，其特征在于，包括：

获取实时采集的目标区域内全生育期的玉米冠层图像以及测量的所述目标区域内的气象数据和土壤信息；

根据所述玉米冠层图像、所述气象数据和土壤信息进行玉米冠层图像序列分析，并根据所述冠层图像序列分析的结果建立玉米冠层叶色变化模型；

根据所述玉米冠层叶色变化模型进行实时采集图像的冠层叶色、长势长相的分析与评价；

其中，所述根据所述玉米冠层图像、所述气象数据和土壤信息进行玉米冠层图像序列分析，包括：

根据采集的全生育期的所述玉米冠层图像确定玉米冠层全生育期图像序列；

根据所述气象数据和土壤信息，基于预先建立的作物知识模型对所述玉米冠层全生育期图像序列按照不同生育期和不同天气进行分类，并基于机器学习方法根据所述分类结果对所述玉米冠层图像进行标记，以分别获取不同生育期对应的图像数据集和不同天气对应的图像数据集；

其中，所述根据所述冠层图像序列分析的结果建立玉米冠层叶色变化模型，包括：

根据所述不同生育期对应的图像数据集和所述不同天气对应的图像数据集确定所述玉米冠层全生育期图像序列于不同生育期、不同天气对应的多项标签；

根据所述多项标签进行图像分析，并根据所述图像分析的结果建立不同生育期的第一叶色变化模型以及同一生育期的不同天气条件下的第二叶色变化模型，以根据所述第一叶色变化模型和所述第二叶色变化模型建立玉米全生育期的玉米冠层叶色变化模型。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分别获取不同生育期对应的图像数据集和不同天气对应的图像数据集，还包括：

利用预设的图像分割方法对所述不同生育期对应的图像数据集和不同天气对应的图像数据集中的各玉米冠层图像进行分割；其中，所述分割的结果为仅包含玉米冠层结构的二值图像；

通过图像运算方法确定所述玉米冠层结构的RGB图像，并将所述RGB图像转换到HSI颜色空间下。