[发明专利]一种基于生长模型的温室植物水肥机调肥参数计算方法

权利要求书

1.一种基于生长模型的温室植物水肥机调肥参数计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：将温室植物的生长过程分为发芽期、幼苗期、开花期和结果期四个阶段，分别建立生长模型；每种植物的分阶段生长模型依据植物结构功能模型建立，除对植物生理学分析，也将温室内环境因素纳入其中；

步骤S2：通过种植时间结合机器视觉特征识别将温室植物分为发芽期、幼苗期、开花期和结果期四个阶段；接着利用机器视觉测量获得几何信息输入前一阶段建立的植物生长模型得到评估出的生物质总量；

步骤S3：对模型输出的生物质总量进行标准化操作；

步骤S4：基于标准化生长期求取水肥配比基本参数；

步骤S5：在确定了基本参数后，对水肥配比参数的实地微调；

步骤S3中通过每天拔取标准化植株并烘干计算生物质总量的办法，生成生物质变化标准特征曲线；对于待测量的植株，根据其生长模型输出的生物质总量的变化斜率，在标准特征曲线上进行近似匹配，选取误差最小的点作为匹配点，从而对应得到标准化后的生长期；

步骤S4中给予温室植物植株适度饱和的营养液，该营养液中各营养元素为适度饱和状态，足以满足植株的完全需求，但又不至于杀死植株；在生长周期的每一天中固定时刻拔取几株样品，通过生化实验方法测量其中氮、磷、钾的含量及比例，并取平均值，从而得到植物植株在每个生长阶段所需三种元素的比例以及粗略的含量。

2.根据权利要求1所述的基于生长模型的温室植物水肥机调肥参数计算方法，其特征在于：

步骤S1的生长模型如下式所示：

上述模型在每个阶段中，将植物生长时间划分为小的等间距时间片，命名为生长周期并标记以序号i，其中B(i)为函数输出，表示模型评估输出的生物质总量biomass；E(i)为在生长周期内预估的平均生物质增长量，该参数依赖于植物种植的微环境；w为水资源利用效率；S_p是与植株树冠投影相关的特征表面积，该因素受到与植物密度相关的自我阴影和邻近竞争的影响；slw是特征叶片的重量；t_a为叶片功能持续时间，直接用天来标记；t_x^b叶片伸展持续时间；C_b(i)是植株在该生长周期i中产生的叶片的数量；T_b(k)是年龄为k的叶片的下沉强度；D(i)为全部伸展器官在生长周期i中的下沉强度之和。

3.根据权利要求1所述的基于生长模型的温室植物水肥机调肥参数计算方法，其特征在于：步骤S2中所述机器视觉采用两对双目视觉系统来获取样品植株的特征，即在一批温室植物中选取一两株作为样品进行在线视觉监测；两对双目视觉系统包括第一至第四相机；四个相机构成水平、垂直两组双目视觉影像，其中第一相机、第二相机为一组，构成垂直影像，第三相机、第四相机构为一组，成水平影像；垂直影像用于测量植株叶冠投影面积，水平影像用于计算植株叶片数量及测量叶片夹角。

4.根据权利要求3所述的基于生长模型的温室植物水肥机调肥参数计算方法，其特征在于：第一相机、第二相机采用大恒图像生产的高清工业数字相机与24mm镜头，相机悬挂于距离植株最高处60-100cm，基线为20cm，倾角为5°；第三相机、第四相机悬挂于水平距离植株60-100cm；基线为20cm，倾角为5°。

5.根据权利要求3所述的基于生长模型的温室植物水肥机调肥参数计算方法，其特征在于：获得双目图像后，通过相机标定、预处理、颜色空间转换、目标分割、特征点匹配、三维重构、几何测量、状态识别8个步骤来判别植株生长阶段。