植物水分胁迫状态自动监控方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106067169A(43)申请公布日2016.11.02(21)申请号201610348933.9(22)申请日2016.05.24(71)申请人北京农业信息技术研究中心地址100097北京市海淀区曙光花园中路11号农科大厦A座318b(72)发明人李寒郑文刚张馨田宏武张石锐(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人李相雨(51)Int.Cl.G06T7/00(2006.01)G01N21/17(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称植物水分胁迫状态自动监控方法及系统(57)摘要本发明提供一种植物水分胁迫状态自动监控方法及系统，包括：获取植物的红外图像、可见光图像以及对应植物的土壤水分含量信息；根据红外图像和可见光图像获得图像融合信息；根据图像融合信息和土壤水分含量信息获得植物水分胁迫状态信息；根据植物水分胁迫状态信息发出相应指令信息，以使补水设备进入相应工作状态。本发明提供的植物水分胁迫状态自动监控方法及系统，通过红外相机、可见光相机实时获取的红外图像、可见光图像并进行融合，获取植物区域的温度信息，根据温度信息采取对应措施，解决了红外与可见光图像在线自动融合和红外图像上植物区域自动识别的难题，能够精确获得植物冠层温度区域，实现对植物灌溉时机准确判断，并防止植物受损。CN106067169ACN106067169A权利要求书1/2页1.一种植物水分胁迫状态自动监控方法，其特征在于，包括：获取植物的红外图像、可见光图像以及对应植物的土壤水分含量信息；根据红外图像和可见光图像获得图像融合信息；根据图像融合信息和土壤水分含量信息获得植物水分胁迫状态信息；根据植物水分胁迫状态信息发出相应指令信息，以使补水设备进入相应工作状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据红外图像和可见光图像获得图像融合信息，包括：对获取到的红外图像和可见光图像进行基于相位一致性的边缘检测，获得红外图像和可见光图像的边缘图像；根据红外图像和可见光图像的边缘图像获得红外图像特征点和可见光图像特征点；根据红外图像特征点和可见光图像特征点进行匹配，获得匹配点；根据匹配点获得匹配区域；根据匹配区域获得植物的温度信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对获取到的红外图像和可见光图像进行基于相位一致性的边缘检测，获得红外图像和可见光图像的边缘图像，包括：对输入的红外图像或可见光图像在每个方向上利用检测公式获得每个方向上的能量图；在每个能量图的正交方向上利用奇、偶对数Gabor小波计算其振幅响应和奇、偶滤波器响应，得到二维方向能量图；将各个方向上的二维方向能量图结合形成边缘图像；其中，所述检测公式包括：其中，An为信号的傅里叶振幅，为信号的相位角，为平均相位角；其中，w(x)为滤波器频带加权函数，ε为避免分母为零的变量；其中，I(x)为输入信号，和分别为第n个尺度上的奇、偶对数Gabor小波。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据红外图像和可见光图像的边缘图像采用SURF方法获得红外图像特征点和可见光图像特征点。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据红外图像特征点和可见光图像特征点进行匹配，获得匹配点，包括：获取红外图像中的一特征点；采用欧式距离获得可见光图像中特征点与所选红外图像中特征点距离最近的一特征点；若两个特征点的距离小于预设阈值；2CN106067169A权利要求书2/2页则确定两个特征点相互匹配。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在获得两图像的匹配点对后，还包括采用RANSAC方法滤出误配点对的步骤。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：获取土壤重量信息；根据植物水分胁迫状态信息和土壤重量信息向补水设备发出指令，以使补水设备向土壤内定量补水。8.一种植物水分胁迫状态自动监控系统，其特征在于，包括：红外采集器，用于采集植物的红外图像，并发送给处理终端；可见光采集器，用于采集植物的可见光图像，并发送给处理终端；水分采集器，用于采集土壤水分含量；处理终端，用于接收红外图像、可见光图像和土壤水分含量并进行分析处理后获得植物水分胁迫状态信息，同时根据植物水分胁迫状态信息向补水设备发出指令信息；补水设备，用于接收指令信息进入相应工作状态。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括用于驱动红外采集器和可见光采集器的驱动装置，用于接收所述处理终端的驱动指令驱动红外采集器和可见光采集器。10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述补水设备包括：余液桶、潜水泵、流量计和电磁阀，所述潜水泵设置在所述余液桶内，所述潜水泵通过管路连接喷洒装置，在所述管路上设置有流量计和电磁阀，所述电磁阀通过处理终端控