[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

说明书

本发明公开了一种基于深度相机的温室作物三维形态监测装置及监测方法。水培装置位于监测机构支架内，监测机构在水培装置作物的正上方移动采集深度数据。在小主机上进行预处理、数据压缩，传输，在监测终端对传输来的数据联合解码、存储、分析、UI展示；对数据进行存储和分析，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。本发明用于温室作物生长状态的无损监测，稳定和准确的数据获取结合环境信息的模型建立更能实现设施农艺的改进，减少成本，增加作物产量。它可用于温室内的叶菜类作物的三维形态监测。

技术领域

本发明涉及农业物信息监控技术，尤其是涉及一种基于深度相机的温室作物三维形态监测装置及监测方法。

背景技术

自工业革命以来，人类的物质财富生产大幅增长，但是与此同时是资源短缺，环境污染、食品安全等问题日益突出。在矛盾激化之际，日本植物工厂学会提出植物工厂（PlantFactory）的概念，植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的系统，即是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO₂浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生长不受或很少受自然条件制约的省力型生产。随着科技的进步和社会发展，农业生产的机械化、自动化、智能化发展成为主流趋势，对植物工厂的信息获取和环境控制的要求也越来越高。

基于传统传感器对植物工厂环境信息的获取已无法满足移动互联网，物联网的快速发展。机器视觉的适时引进，帮助直接获取作物的生长状态信息。

已发展的基于二维图像的作物无损监测，在一定程度上实现了作物生长信息的获取，并指导植物工厂的环境控制，但仍无法避免其自身维度的局限性，无法充分地获取高鲁棒性、高精度的作物信息。而随着三维信息获取技术的发展和普及，其获取的三维信息能够更加准确的描述作物的空间形态。

发明内容

为了进一步完善植物工厂内作物信息三维信息的获取和环境状态的控制，实现作物的实时无损监测，为植物工厂的生产提供更加精确和稳定的监测信息，本发明的目的在于提供一种基于深度相机的温室作物三维形态监测装置及监测方法。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种基于深度相机的温室作物三维形态监测装置

本发明的装置包括：监测机构支架 、栽有作物的水培装置、监测机构、种植支架和监测终端；所述水培装置由并列多行且每行为多列的子水培装置组成，水培装置安装在种植支架上，并位于监测机构支架内，监测机构支架上面四周是用轨道围成的框架，框架内沿长度方向等距设有轨道，每条轨道均是由左、右两条槽钢焊接成 “□”形的轨道，且“□”形的轨道中间留有缝隙，监测机构通过自身的移动机构能沿“□”形的轨道，在水培装置作物的正上方移动，监测机构上的小主机与监测终端无线连接。

所述监测机构，包括深度相机、连接件、移动机构和小主机；连接件上端面装有小主机，连接件下端面开有两条槽，每条槽内装有多个小滚轮，两条槽内的小滚轮能在“□”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连接，深度相机固定件的上端插入倒“Y”连接件叉口端内，并用螺钉和螺母连接，深度相机固定件的下端与深度相机连接。

所述移动机构，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，从而带动监测机构移动。

二、一种基于深度相机的温室作物三维形态监测方法，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；