[发明专利]食用菌工厂化栽培中的智能控制系统及方法

权利要求书

1.一种食用菌工厂化栽培中的智能控制系统，其特征在于，包括：

传感器网络，所述传感器网络包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳传感器；

执行器网络，所述执行器网络包括温控器、湿控器、灯光控制器、风扇控制器和水泵控制器；

数据库，用于存储不同种类的食用菌在不同生长状态的最优推荐环境参数；以及

中央处理模块，所述中央处理模块可通信地连接于所述传感器网络、所述执行器网络和所述数据库；

所述中央处理模块，包括：

图像获取单元，用于获取由部署于预定区域的摄像头采集的所述预定区域内食用菌的生长状态图像；

生长状态标签确定单元，用于基于所述生长状态图像，确定食用菌的生长状态标签；

最优推荐环境参数调度单元，用于基于所述食用菌的生长状态标签，从所述数据库调度最优推荐环境参数；

传输单元，用于基于所述最优推荐环境参数生成环境参数调整指令，并传输至所述执行器网络；

进一步的，所述生长状态标签确定单元，包括：

生长状态特征提取子单元，用于将所述生长状态图像通过基于金字塔网络的生长状态特征提取器以得到多个生长状态特征图，其中，所述多个生长状态特征图由所述金字塔网络的不同层输出；

关联编码子单元，用于对所述多个生长状态特征图进行基于注意力机制的上下文关联编码以得到融合多尺度生长状态特征图；

特征分布调制子单元，用于基于所述多个生长状态特征图，对所述融合多尺度生长状态特征图进行特征分布调制以得到优化融合多尺度生长状态特征图；以及

生长状态标签确定子单元，用于基于所述优化融合多尺度生长状态特征图，确定所述食用菌的生长状态标签；

所述特征分布调制子单元，包括：

融合二级子单元，用于融合所述多个生长状态特征图以得到直接融合生长状态特征图；

优化二级子单元，用于对所述直接融合生长状态特征图和所述融合多尺度生长状态特征图进行平滑响应参数化解耦融合以得到所述优化融合多尺度生长状态特征图；

所述优化二级子单元，用于：以如下优化公式对所述直接融合生长状态特征图和所述融合多尺度生长状态特征图进行平滑响应参数化解耦融合以得到所述优化融合多尺度生长状态特征图；

其中，所述优化公式为：其中，F₁是直接融合生长状态特征图，F₂是所述融合多尺度生长状态特征图，是所述优化融合多尺度生长状态特征图，表示所述直接融合生长状态特征图F₁和所述融合多尺度生长状态特征图F₂之间的余弦距离，且log为以2为底的对数函数，exp表示计算以数值为幂的自然指数函数值，和分别表示按位置 、减法和乘法。

2.根据权利要求1所述的食用菌工厂化栽培中的智能控制系统，其特征在于，所述关联编码子单元，用于：

计算所述多个生长状态特征图中各个生长状态特征图的全局均值以得到由多个生长状态全局特征值组成的生长状态上下文关联特征向量；

将所述生长状态上下文关联特征向量通过Softmax激活函数以得到生长状态上下文注意力权重特征向量；以及

以所述生长状态上下文注意力权重特征向量作为权重值来融合所述多个生长状态特征图以得到所述融合多尺度生长状态特征图。

3.根据权利要求2所述的食用菌工厂化栽培中的智能控制系统，其特征在于，所述融合二级子单元，用于：

通过线性插值将所述多个生长状态特征图的各个特征矩阵转化为相同尺度以得到多个线性变换后生长状态特征图；

将所述多个线性变换后生长状态特征图沿着通道维度进行聚合以得到所述直接融合生长状态特征图。

4.根据权利要求3所述的食用菌工厂化栽培中的智能控制系统，其特征在于，所述生长状态标签确定子单元，用于：将所述优化融合多尺度生长状态特征图通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示食用菌的生长状态标签。

5.一种食用菌工厂化栽培中的智能控制方法，其特征在于，包括：

获取由部署于预定区域的摄像头采集的所述预定区域内食用菌的生长状态图像；

基于所述生长状态图像，确定食用菌的生长状态标签；

基于所述食用菌的生长状态标签，从数据库调度最优推荐环境参数；

基于所述最优推荐环境参数生成环境参数调整指令，并传输至执行器网络；

所述基于所述生长状态图像，确定食用菌的生长状态标签，包括：

将所述生长状态图像通过基于金字塔网络的生长状态特征提取器以得到多个生长状态特征图，其中，所述多个生长状态特征图由所述金字塔网络的不同层输出；

对所述多个生长状态特征图进行基于注意力机制的上下文关联编码以得到融合多尺度生长状态特征图；

基于所述多个生长状态特征图，对所述融合多尺度生长状态特征图进行特征分布调制以得到优化融合多尺度生长状态特征图；以及

基于所述优化融合多尺度生长状态特征图，确定所述食用菌的生长状态标签；

所述基于所述多个生长状态特征图，对所述融合多尺度生长状态特征图进行特征分布调制以得到优化融合多尺度生长状态特征图，包括：

融合所述多个生长状态特征图以得到直接融合生长状态特征图；

对所述直接融合生长状态特征图和所述融合多尺度生长状态特征图进行平滑响应参数化解耦融合以得到所述优化融合多尺度生长状态特征图；

以如下优化公式对所述直接融合生长状态特征图和所述融合多尺度生长状态特征图进行平滑响应参数化解耦融合以得到所述优化融合多尺度生长状态特征图；

其中，所述优化公式为：其中，F₁是直接融合生长状态特征图，F₂是所述融合多尺度生长状态特征图，是所述优化融合多尺度生长状态特征图，表示所述直接融合生长状态特征图F₁和所述融合多尺度生长状态特征图F₂之间的余弦距离，且log为以2为底的对数函数，exp表示计算以数值为幂的自然指数函数值，和分别表示按位置 、减法和乘法。