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申请/专利权人:中国农业科学院烟草研究所(中国烟草总公司青州烟草研究所);中国烟草总公司四川省公司
摘要:本发明公开了一种基于图像处理的烟草生长状态监测系统,涉及图像处理技术领域,该系统运行时,通过对烟草进行图像采集,并对图像进行切割,组成烟草图像集,并对烟草图像集进行特征提取,通过数据处理模块进行处理和整合,组成第一数据集和第二数据集,通过烟草模型建立模块建立烟草生长状态训练模型,并判定当前烟草的生长状态标记,并与预设的烟草生长状态匹配模型进行重叠训练,获取:烟草生长指数Szzs,通过烟草评估模块预设的烟草生长状态阈值S进行匹配,获取烟草生长状态等级评估策略方案,最后通过决策模块进行具体执行,达到了实时监测烟草的生长状态,并利用实时数据,巡查人员实时迅速了解烟草的当前状况。
主权项:1.一种基于图像处理的烟草生长状态监测系统,其特征在于:包括烟草采集模块、烟草特征提取模块、数据处理模块、烟草模型建立模块、烟草评估模块和决策模块;所述烟草采集模块通过图像采集设备对烟草进行图像采集,并对图像进行切割使得若干个烟草植株成为一个独立的植株图像块,组成烟草图像集;所述烟草特征提取模块对烟草图像集进行特征提取,包括叶片数量信息、叶片尺寸信息、叶片角度信息和叶片表面信息;所述数据处理模块对叶片数量信息和叶片尺寸信息进行处理和整合,组成第一数据集,对叶片角度信息和叶片表面信息进行处理和整合,组成第二数据集;所述烟草模型建立模块通过深度学习技术对第一数据集和第二数据集进行建立烟草生长状态训练模型,并判定当前烟草的生长状态标记,并与预设的烟草生长状态匹配模型进行重叠训练,获取:烟草生长指数Szzs;所述烟草生长指数Szzs通过以下计算公式获取: 式中,Ztxs表示烟草茎叶生长状态系数,Ztxs表示烟草叶片系数,A和B分别表示烟草茎叶生长状态系数Ztxs和烟草叶片表面与倾斜状态系数Zyxs的比例系数,D表示第一修正常数;所述烟草茎叶生长状态系数Ztxs通过第一数据集计算获取,并与预设的烟草生长茎叶状态阈值G进行匹配,获取烟草茎叶生长评估方案;所述烟草茎叶生长状态系数Ztxs通过以下公式获取: 式中,f、g、h、j和k分别表示叶片数量值Zyz、叶片周长值Zcz、叶片面积值Mjz、叶片最大宽度值Kmax和叶片最大长度值Cmax的比例系数,通过对烟草生长不同状态下的茎秆状态针对设置的比例系数与叶片数量值Zyz、叶片周长值Zcz、叶片面积值Mjz、叶片最大宽度值Kmax和叶片最大长度值Cmax进行计算,获取当前烟草的茎秆生长状态与预设的烟草茎秆生长状态之间的差异表现:烟草茎叶生长状态系数Ztxs,L表示第二修正常数;其中,0.13≤f≤0.26,0.12≤g≤0.21,0.11≤h≤0.21,0.11≤j≤0.16,0.11≤k≤0.16,且f+g+h+j+k≤1.0;并与预设的烟草生长茎叶状态阈值G进行匹配,获取烟草茎叶生长评估方案:烟草茎叶生长状态系数Ztxs>烟草生长茎叶状态阈值G,获取烟草茎秆生长状态合格评价;烟草茎叶生长状态系数Ztxs≤烟草生长茎叶状态阈值G,获取烟草茎秆生长状态不合格评价,不合格项包括叶片数量、叶片周长、叶片面积、叶片最大宽度和叶片最大长度,当烟草茎叶生长状态系数Ztxs<烟草生长茎叶状态阈值G的50%时,获取当前烟草植株茎秆生长状态异常评价,并反馈通知工作人员前来排查当前烟草生长状态;所述烟草叶片表面与倾斜状态系数Zyxs通过第二数据集计算获取,并与预设的烟草生长叶片阈值Y进行匹配,获取烟草叶片评估方案;所述烟草叶片表面与倾斜状态系数Zyxs通过以下公式获取: 式中,m、n、p、r和t分别表示叶片平均角度值Pjjd、叶片最大角度值Jmax、叶片最小角度值Jmin、叶表面色差平均值Spjz和叶表面边缘折点数量值Zdsl的比例系数,通过对烟草生长不同状态下的叶片针对设置的比例系数与叶片平均角度值Pjjd、叶片最大角度值Jmax、叶片最小角度值Jmin、叶表面色差平均值Spjz和叶表面边缘折点数量值Zdsl进行计算,获取当前烟草的叶片生长状态与预设的烟草叶片生长状态之间的差异表现:烟草叶片表面与倾斜状态系数Zyxs,U表示第三修正常数;其中,0.13≤m≤19,0.15≤n≤0.22,0.15≤p≤0.22,0.14≤r≤0.21,0.12≤t≤0.16,且m+n+p+r+t≤1.0;并与预设的烟草生长叶片阈值Y进行匹配,获取烟草叶片评估方案:烟草叶片表面与倾斜状态系数Zyxs<烟草生长叶片阈值Y,获取烟草叶片生长状态合格评价;烟草叶片表面与倾斜状态系数Zyxs≥烟草生长叶片阈值Y,获取烟草叶片生长状态不合格评价,不合格项包括:叶片平均角度、叶片最大角度、叶片最小角度、叶表面色差平均和叶表面边缘折点数量,当烟草叶片表面与倾斜状态系数Zyxs≥烟草生长叶片阈值Y两倍时,获取当前烟草叶片生长状态异常评价,并反馈通知工作人员前来排查当前烟草生长状态;所述烟草评估模块通过预设的烟草生长状态阈值S与烟草生长指数Szzs进行匹配,获取烟草生长状态等级评估策略方案;所述决策模块通过烟草生长状态等级评估策略方案内容,进行具体执行。
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