[0072] 示例性地,在廊道封閉區(qū)域內(nèi)部署環(huán)境傳感器,實時采集廊道內(nèi)的溫度、濕度和二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)。采集的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊上傳至數(shù)據(jù)處理中心,為后續(xù)的植物生長狀況計算提供數(shù)據(jù)支撐。根據(jù)預設的植物生長模型,結(jié)合采集到的環(huán)境參數(shù),計算廊道內(nèi)植物的生長狀況。植物生長模型是基于大量實驗數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗建立的數(shù)學模型,能夠準確反映不同環(huán)境條件下植物的生長規(guī)律。通過將環(huán)境參數(shù)代入植物生長模型,可以得到植物的生長速率、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量等生長狀況數(shù)據(jù)。
[0073] 在廊道內(nèi)部署視頻采集單元,實時獲取廊道內(nèi)植物的圖像信息。對采集的圖像進行預處理,通過圖像分割算法提取植物區(qū)域圖像,并對植物區(qū)域圖像進行特征提取,得到植物的顏色、紋理和形狀特征。將提取的特征輸入至預先訓練的狀態(tài)識別模型中,識別植物的成熟度。狀態(tài)識別模型采用深度學習算法,通過大量已標注的植物圖像數(shù)據(jù)進行訓練,能夠準確識別不同成熟階段的植物,得到植物成熟度數(shù)據(jù)。
[0074] 在一種可選的實施例中,
[0075] 實時獲取廊道內(nèi)植物的圖像并進行分割處理,得到植物區(qū)域圖像,提取植物區(qū)域圖像的顏色、紋理和形狀特征,輸入至預先訓練的狀態(tài)識別模型中,識別植物的成熟度,得到植物成熟度數(shù)據(jù)包括:
[0076] 對廊道內(nèi)植物進行多視角圖像采集,獲得多個視角的植物圖像并進行分割和預處理,得到預處理后的多視角植物圖像;
[0077] 從預處理后的多視角植物圖像中提取特征點,通過調(diào)整提取算法的參數(shù)控制提取的特征點數(shù)量,根據(jù)提取的特征點,得到不同視角圖像之間的對應特征點對;
[0078] 利用對應特征點對,通過三維重建算法恢復植物的三維結(jié)構(gòu),獲得多個植物三維模型,并從各個植物三維模型中提取對應的表型參數(shù),表型參數(shù)包括植株高度、冠層體積、葉面積、莖粗和果實數(shù)量;
[0079] 根據(jù)各個植物三維模型和對應的表型參數(shù),構(gòu)建植物生長的時序數(shù)據(jù),對植物生長的時序數(shù)據(jù)進行分析,擬合植物生長曲線,建立植物成熟度模型,并采用機器學習算法,基于植物三維模型的表型參數(shù)和植物成熟度模型,通過特征選擇確定與植物成熟度相關的最優(yōu)特征子集,構(gòu)建狀態(tài)識別模型,并使用訓練數(shù)據(jù)對狀態(tài)識別模型進行訓練;
[0080] 對于新獲取的植物三維模型,提取其表型參數(shù),將提取的表型參數(shù)輸入到訓練好的狀態(tài)識別模型中,識別植物的成熟度,得到植物成熟度數(shù)據(jù)。
[0081] 示例性地,采用多相機系統(tǒng),在植物周圍布置多個高分辨率數(shù)字相機,以不同視角同步拍攝植物圖像。相機的數(shù)量和布局需要根據(jù)植物的大小和復雜程度進行優(yōu)化,確保能夠覆蓋植物的各個部位,并且相鄰視角之間有足夠的重疊度,以便后續(xù)進行三維重建。
[0082] 在獲取多視角植物圖像后,對圖像進行預處理,具體地,采用圖像濾波算法,如高斯濾波、中值濾波等,去除圖像中的噪聲干擾,提高圖像的信噪比;通過圖像增強技術,如直方圖均衡化、對比度拉伸等,改善圖像的對比度和動態(tài)范圍,使植物的紋理和細節(jié)更加清晰;最后使用相機標定參數(shù)對圖像進行畸變校正和色差校正,確保圖像的幾何一致性和色彩真實性。
[0083] 進一步地,從多視角圖像中提取特征點,并找到不同視角之間的對應關系。常用的特征提取算法有SIFT、SURF、ORB等,這些算法能夠檢測圖像中的關鍵點,并計算其局部描述子,用于特征匹配。在特征匹配過程中,需要找到不同視角圖像之間的對應特征點。常用的特征匹配算法有暴力匹配、FLANN匹配等。
[0084] 基于匹配的特征點對,可以使用三維重建算法恢復植物的三維結(jié)構(gòu)。常用的三維重建算法包括結(jié)構(gòu)光、多視角幾何、單目視覺等。利用多視角圖像之間的對極幾何關系,通過三角測量原理計算特征點的三維坐標??蛇x地,可以利用多視角圖像之間的對極幾何關系,通過三角測量原理計算特征點的三維坐標,獲得多個植物三維模型,并從重建的三維模型中,可以提取各種植物表型參數(shù),用于刻畫植物的生長狀態(tài)和成熟程度,其中,植物表型參數(shù)包括植株高度,冠層體積、葉面積、莖粗和果實數(shù)量等。
[0085] 為了分析植物在生長過程中的表型變化,需要對植物進行多次三維重建和表型參數(shù)提取,構(gòu)建植物生長的時序數(shù)據(jù)。通過對時序數(shù)據(jù)進行分析,可以刻畫植物不同生長階段的特征,建立生長曲線和成熟度模型。具體地,通過對植物高度、冠層體積等表型參數(shù)進行時間序列分析,擬合植物生長曲線。生長曲線反映了植物在不同生長階段的速率和趨勢,可以用于生長模式的比較和預測。通過對植物果實數(shù)量、果實大小等成熟度相關參數(shù)進行時間序列分析,建立植物成熟度模型。成熟度模型描述了植物從開花到果實成熟的過程,可以用于預測采收時間和評估果實品質(zhì)。