[发明专利]基于深度相机的温室作物三维形态监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种基于深度相机的温室作物三维形态监测装置，其特征在于：包括监测机构支架(1)、栽有作物的水培装置(2)、监测机构(3)、种植支架(4)和监测终端(5)；所述水培装置(2)由并列多行且每行为多列的子水培装置组成，水培装置(2)安装在种植支架(4)上，并位于监测机构支架(1)内，监测机构支架(1)上面四周是用轨道(11)围成的框架，框架内沿长度方向等距设有轨道(11)，每条轨道(11)均是由左、右两条槽钢焊接成 “□”形的轨道，且“□”形的轨道中间留有缝隙，监测机构(3)通过自身的移动机构(34)能沿“□”形的轨道，在水培装置(2)作物的正上方移动，监测机构(3)上的小主机(35)与监测终端(5)无线连接；

所述监测机构(3)，包括深度相机(31)、深度相机固定件（32）、连接件(33)、移动机构(34)和小主机(35)；连接件(33)上端面装有小主机(35)，连接件(33)下端面开有两条槽，每条槽内装有多个小滚轮(33a)，两条槽内的小滚轮(33a)能在“□”形轨道上面移动，倒“Y”连接件上端插入“□”形轨道中间缝隙中并与连接件(33)连接，深度相机固定件(32)的上端插入倒“Y”连接件叉口端内，并用螺钉(37)和螺母(36)连接，深度相机固定件(32)的下端与深度相机(31)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度相机的温室作物三维形态监测装置：其特征在于：所述移动机构(34)，包括两个滚轮和电动机，电动机安装在“Y”连接件上端孔内，电动机两侧的输出轴上分别装有滚轮，两个滚轮分别能在“□”形轨道内的左、右两条槽钢底面滚动，从而带动监测机构(3)移动。

3.用于权利要求1所述监测装置的一种基于深度相机的温室作物三维形态监测方法，其特征在于，该方法的监测步骤如下：

1) 深度相机和小主机构成的监测机构能在“□”形轨道上移动，依据作物不同的种植时期采取不同监测路径移动路线，采集深度数据；

2) 采集到的深度数据通过传感器无线网络传输到监测终端，即深度相机获得的深度数据在小主机上进行预处理后，进行数据压缩，然后通过无线数据传输到监测终端上，对压缩后的数据进行联合解码后，对数据进行存储和分析，最后通过监测终端进行分析结果的UI展示；将提取出作物的相关参数和传感器获取的环境参数，输入建立的作物监测模型，计算作物的信息参数通过网络同步到物联网，同时优化环境参数依照得到的参数通过控制中心对环境条件实现校正。

4.根据权利要求3所述的一种基于深度相机的温室作物三维形态监测方法，其特征在于：所述不同种植时期采取不同监测路径移动方式，即分为：

1)作物成长的早期，深度相机和小主机的固定机构的监测路径移动为沿早期作物正上方轨道依次连续移动，釆集深度数据；

2)作物成长的中期，深度相机和小主机的固定机构的监测路径移动为沿中期作物中间一行正上方轨道依次连续移动，釆集深度数据；

3)作物成长的后期，深度相机和小主机的固定机构的监测路径移动为沿后期作物正上方轨道依次连续移动，釆集深度数据。

5.根据权利要求3所述的一种基于深度相机的温室作物三维形态监测方法，其特征在于：所述对数据进行存储和分析，是对小主机数据预处后过的原始数据进行配准，过滤掉无用点云和噪声，对图像进行分割，提取出作物的彩色三维点云，对提取出作物的彩色三维点云进行建模，获得完整的植物模型；所述模型中分别提取出株高信息，提取叶面积信息，提取叶面颜色信息以便评估作物氮状态，提取作物的叶倾角信息以便评估作物的水状态和计算体积信息以便预估作物产量，得到作物生长参数。

6.根据权利要求3所述的一种基于深度相机的温室作物三维形态监测方法，其特征在于：所述通过无线传输到监测终端上，采用IEEE 802.11b标准，IEEE 802.11b最高数据传输速率能达11Mpbs，数据传输距离为30~100m，IEEE802.11b标准提供了一种Internet的无线接入技术；而监测机构设置伴随深度相机进行移动的小主机配置有符合所述标准的WIFI，在温室的实际操作距离内，实现大量点云数据的传输。