[发明专利]一种立体化中药材新品种栽培方法、系统及装置

权利要求书

1.一种立体化中药材新品种栽培方法，其特征在于，所述立体化中药材新品种栽培方法包括立体化中药材新品种栽培系统，所述立体化中药材新品种栽培系统包括：图像采集模块、环境信息监测模块、图像分析模块、栽培方案生成模块、中央控制模块、光照强度检测模块、智能光照调节模块、智能灌溉模块、数据融合模块、环境评估模块、实时预警模块、数据存储模块、更新显示模块；

图像采集模块，与中央控制模块相连接，用于通过安装于培养架顶部的图像实时采集装置采集中药材的生长图像数据；

环境信息监测模块，与中央控制模块相连接，用于通过安装于培养盘内底部的各类传感器实时监测培养架内的环境信息；所述环境信息包括培养架内的温度、CO₂浓度、培养土的湿度及pH值；

图像分析模块，与中央控制模块相连接，用于通过图像分析程序对采集的中药材的生长图像数据进行分析，得到中药植株生长状况，并判定是否成熟；

栽培方案生成模块，与中央控制模块相连接，用于通过方案生成程序根据中药植株生长状况生成中药材植株培养方案；

中央控制模块，与图像采集模块、环境信息监测模块、图像分析模块、栽培方案生成模块、光照强度检测模块、智能光照调节模块、智能灌溉模块、数据融合模块、环境评估模块、实时预警模块、数据存储模块、更新显示模块连接，用于通过中央处理器控制所述立体化中药材新品种栽培系统各个模块的有序工作；

光照强度检测模块，与中央控制模块相连接，用于通过设置于培养架上的光照传感器检测培养架内的实时光照强度；

智能光照调节模块，与中央控制模块相连接，用于通过对光照强度数据进行分析，并利用安装于培养架上的补光灯进行培养架内的光照调节；

智能灌溉模块，与中央控制模块相连接，用于通过设置于每层培养架上的灌溉装置对中药材进行自动灌溉；

数据融合模块，与数据库连接，用于收集中药材的生长图像数据、培养架内的环境信息以及中药材植株培养方案，并通过数据融合程序对中药材的生长图像数据、培养架内的环境信息以及中药材植株培养方案进行融合处理，获得评估用数据；

环境评估模块，与中央控制模块相连接，用于通过评估程序根据融合处理后的评估用数据对培养架内的环境信息进行评估；

实时预警模块，与中央控制模块相连接，用于通过声光预警装置对异常的培养架内的环境数据进行预警通知，并在中药植株成熟时进行提醒；

数据存储模块，与中央控制模块相连接，用于通过存储器存储采集的中药材的生长图像数据、实时监测到的培养架内的环境信息、中药植株生长状况、中药材植株培养方案、光照强度信息、环境评估结果以及预警通知；

更新显示模块，与中央控制模块相连接，用于通过更新程序对采集的中药材的生长图像数据、实时监测到的培养架内的环境信息、中药植株生长状况、中药材植株培养方案、光照强度信息、环境评估结果以及预警通知数据进行更新，并通过显示器进行数据的实时显示;

所述培养架底部固定有底座；所述培养架上从上至下依次设置有培养盘，所述培养盘内开设有培养槽；所述培养盘底部外侧设置有导管；所述培养架上端设置有盖板，所述盖板下侧设置有补光灯；所述培养盘内底部设置有湿度传感器，所述培养架上设置有多个光照传感器；所述培养盘底部设置有温度传感器；所述培养架上还设置有多个摄像头，所述摄像头设置在每层培养盘的上侧；

所述立体化中药材新品种栽培方法包括以下步骤：

步骤一，通过图像采集模块利用安装于培养架顶部的图像实时采集装置采集中药材的生长图像数据，并检测待采集中药植株的第一培养区域的图像是否采集完成；在所述第一培养区域的图像采集完成后，将当前的采集模式切换为第二采集模式；以所述第二采集模式对所述待采集中药植株的第二培养区域的图像进行采集；在所述待采集中药植株的图像采集完成后，输出采集的待采集对象的图像数据；

步骤二，通过环境信息监测模块利用安装于培养盘内底部的各类传感器实时监测培养架内的环境信息，所述环境信息包括培养架内的温度、CO₂浓度、培养土的湿度及pH值；通过图像分析模块利用图像分析程序对待分析的中药材的生长图像数据创建数据集，并对创建数据集后的待分析的中药材的生长图像数据进行数据筛选；

步骤三，接收分析指令，根据所述分析指令从数据源获取待分析的中药材的生长图像数据，并根据该分析指令确定选择的分析模式；对采集的中药材的生长图像数据进行分类，得到中药植株不同生长阶段的生长状况数据；使用选择的分析种类对待分析的中药材的生长图像数据进行分析，生成分析结果，并判定是否成熟；通过栽培方案生成模块利用方案生成程序根据中药植株生长状况生成中药材植株培养方案；

步骤四，通过中央控制模块利用中央处理器控制所述立体化中药材新品种栽培系统各个模块的有序工作；通过光照强度检测模块利用设置于培养架上的光照传感器检测培养架内的实时光照强度；通过智能光照调节模块对光照强度数据进行分析，并利用安装于培养架上的补光灯进行培养架内的光照调节；通过智能灌溉模块利用设置于每层培养架上的灌溉装置对中药材进行自动灌溉；

步骤五，通过数据融合模块收集中药材的生长图像数据、培养架内的环境信息以及中药材植株培养方案，并通过数据融合程序对中药材的生长图像数据、培养架内的环境信息以及中药材植株培养方案进行融合处理，获得评估用数据；通过环境评估模块获取评估用数据集合、典型样本图斑，利用所述典型样本图斑切割所述评估用数据集合，并生成多个多变量样本子集合；对所述多变量样本子集合进行筛选，确定一组独立变量；一个所述多变量样本子集合对应多个所述独立变量；

步骤六，利用评估程序根据所述多变量样本子集合以及所述独立变量构造多个拟高斯函数；根据所述拟高斯函数确定栽培种植的立体化适生性概率分布图；根据所述立体化适生性概率分布图对培养架内的环境信息进行评估，依据概率用颜色色标显示分布图，不同颜色表示不同的适生性；通过实时预警模块利用声光预警装置对异常的培养架内的环境数据进行预警通知，并在中药植株成熟时进行提醒；

步骤七，通过数据存储模块利用存储器存储采集的中药材的生长图像数据、实时监测到的培养架内的环境信息、中药植株生长状况、中药材植株培养方案、光照强度信息、环境评估结果以及预警通知；通过更新显示模块利用更新程序对采集的中药材的生长图像数据、实时监测到的培养架内的环境信息、中药植株生长状况、中药材植株培养方案、光照强度信息、环境评估结果以及预警通知数据进行更新，并通过显示器进行数据的实时显示；

步骤一中，所述第一培养区域的图像采集时间先于所述第二培养区域的图像采集时间，且所述第二采集模式对应的曝光强度和曝光时间与切换之前的采集模式对应的曝光强度和曝光时间不全相同，且所述第二采集模式对应的曝光强度和曝光时间与所述第二培养区域对应的基准图像相匹配；

步骤三中，所述根据所述分析指令从数据源获取待分析的中药材的生长图像数据的方法为：

使用统计分析方法、挖掘分析方法、分布式挖掘方法或文本挖掘方法进行数据分析；

步骤五中，所述对所述多变量样本子集合进行筛选，确定一组独立变量的方法，包括：

以所述多变量样本子集合为基础，确定变量之间的相关系数；

剔除所述相关系数高于相关系数阈值的变量，确定一组独立变量；

步骤六中，所述根据所述拟高斯函数确定栽培种植的立体化适生性概率分布图之后，还包括：

利用平滑滤波方法、众数滤波方法、图像收缩和膨胀填充方法或图像增强处理方法对所述立体化适生性概率分布图进行处理，消除所述立体化适生性概率分布图的噪音和孔洞。