[发明专利]植物生理监控管理系统

摘要

本发明属于植物监控技术领域，公开了一种植物生理监控管理系统，所述植物生理监控管理系统包括：水分检测模块、光照检测模块、图像采集模块、中央控制模块、长势监控模块、照明模块、数据统计模块、显示模块。本发明通过长势监控模块可以通过采集的图像进行判断植物的长势，大大提高对植物长势的检测效率；同时通过照明模块对植物进行提供光源，延长植物光合作用，促进植物生长，提高产量。

主权项

1.植物生理监控管理系统，其特征在于，所述植物生理监控管理系统包括：水分检测模块，与中央控制模块连接，用于通过水分传感器对植物水分进行检测；光照检测模块，与中央控制模块连接，用于通过光照传感器对植物受到光强进行检测；图像采集模块，与中央控制模块连接，用于通过摄像头对植物生长状况进行采集；图像采集模块集成有数据输入模块、基于GPU的CT数据加权滤波模块、基于GPU的CT图像重建反投影模块以及数据输出模块；图像采集模块图像采集中，从摄像头扫描的X射线强度数据获得投影数据，经过预处理后，由CPU读入到内存中；应用程序实现任务级的并行化，通过使用两个或两个以上的流，使GPU在执行核函数的同时，能在植物生理监控管理系统设置的主机与设备之间执行复制操作；中央控制模块，与水分检测模块、光照检测模块、图像采集模块、长势监控模块、照明模块、数据统计模块、显示模块连接，用于调度各个模块正常工作；长势监控模块，与中央控制模块连接，用于通过图像采集模块采集的植物图像对图像中植物的长势变化进行监控；长势监控模块的监控方法包括：步骤一，图像获取，获取植物长势待评价图像；图像获取中，对接收的含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号求循环共变函数；对所述循环共变函数进行傅里叶变换，求其循环共变谱；通过所述循环共变谱提取循环频率ε＝0Hz的截面；搜索所述截面的正负半轴的峰值，找到所述峰值对应的正负频率值，并取绝对值后求均值作为载频的估计值；步骤二，图像灰度化，为方便图像的边缘提取，利用数字图像处理中RGB图像的R、G、B各个通道的像素值与灰度图像像素值的转换关系将彩色图像转化为灰度图像，公式如下：Gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11；步骤三，图像边缘提取，利用数字图像处理方法中的Roberts算子边缘检测技术作用于灰度图像获取图像的边缘，不同的检测算子具有不同的边缘检测模板，根据具体模板计算交叉像素的差分作为当前像素值，使用模板如下：E(i,j)＝|F(i,j)‑F(i+1,j+1)|+|F(i+1,j)‑F(i,j+1)|；步骤四，图像处理，利用高通/低通滤波器对灰度图像进行滤波处理以构造待评价图像的参考图像，采用3*3均值滤波器，利用滤波模板遍历图像每个像素，每次将模板中心置于当前像素，以模板内所有像素的平均值作为当前像素新值，模板如下：步骤五，图像边缘统计信息计算，分别计算图像滤波前后各自边缘灰度信息，滤波处理前的待评价图像F统计信息为sum_orig,滤波处理后的参考图像F2统计信息为sum_filter,具体计算公式如下：其中，w1与w2是根据离中心像素的距离设定的权值，w1＝1，w2＝1/3；步骤六，图像模糊度指标计算，将步骤五得出的图像滤波前后边缘灰度统计信息的比值作为模糊度指标，为方便评价，取较大的为分母，较小的为分子，保持该值介于(0,1)之间；步骤七，根据最佳视觉效果的DMOS范围得出对应的一个模糊度指标范围[min,max]；步骤八，图像模糊度调整，若图像模糊度指标小于min，根据步骤六，说明图像滤波前后变化很大，原图像过于锐化，则利用低通滤波器进行滤波调整；同理若大于max，说明图像滤波前后变化很小，原图像过于模糊，则利用高通滤波器进行滤波调整，以达到更佳视觉效果；步骤九，得出最终图像和该图像模糊度评价指标，并显示在显示模块；照明模块，与中央控制模块连接，用于通过LED灯给植物提供额外光源；数据统计模块，与中央控制模块连接，用于对检测的数据进行统计分析；显示模块，与中央控制模块连接，用于显示植物检测数据信息。