光质比的自适应控制。
[0013]本发明相对于现有技术具有如下的优点与有益效果:本发明通过机器视觉测量植物的高度，并采用自适应神经网络控制策略，根据植物的生长高度自适应调整LED灯的光强和光质比，提高植物培养中调光的精准度和自适应能力。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的系统结构图。
[0015]图2是本发明的系统不意图；图中，I表不培养箱;2表不培养槽;3表不LED面板灯;4表示CCD工业相机;5表示图像采集卡;6表示图像处理与分析模块;7表示LED驱动器。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0017]实施例
[0018]如图1所示，一种基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，包括:图像采集模块、图像处理与分析模块以及自适应调光控制模块，其中，图像采集模块包括一个CCD工业相机，一个植物培养箱和一个图像采集卡，图像处理与分析模块包括图像处理与分析单元和神经网络控制单元。自适应调光控制模块包括自适应调光控制单元、LED驱动器以及LED面板灯。所述的调光控制模块设置PffM脉冲输出端口，通过改变PffM脉冲信号的占空比控制LED面板灯的光强和光质比。
[0019]如图2所示，植物培养箱I是上、下两层的结构，上层垂直向下安装有LED面板灯3，下层放置培养槽2，培养槽内栽培一列一列植物，LED面板灯3由红光、蓝光、白光以及紫光四色贴片LED灯珠条构成，CCD工业相机4安装在植物培养箱I的内侧面，镜头保持水平，CCD工业相机4与图像采集卡5连接，图像采集卡5通过CCD工业相机4采集植物图像，图像采集卡5的图像数据输出端与图像处理与分析模块6的图像数据输入端连接，图像数据传送至图像处理与分析模块6进行处理和分析，然后将测得的植物高度数据作为输入量传送至图像处理与分析模块6的神经网络控制单元输出光强和光质比控制信号，最后由PffM调光控制单元根据控制信号输出PWM脉冲信号至LED驱动器7，由LED驱动器7驱动LED面板灯3产生所需的光强和光质比。
[0020]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，包括依次连接的图像采集模块、图像处理与分析模块和自适应调光控制系模块，所述的图像采集模块包括CCD工业相机、植物培养箱和图像采集卡，所述的图像处理与分析模块包括图像处理单元和神经网络控制单元，所述的自适应调光控制模块包括LED驱动器和LED面板灯，其特征在于，所述CCD工业相机的输出端与图像采集卡的输入端连接，所述CCD工业相机安装在植物培养箱上，所述CCD工业相机的镜头对准植物培养箱中的植物，所述图像采集卡的输出端和图像处理与分析单元的输入端连接，所述神经网络控制单元的输出端与自适应调光控制系模块连接，所述LED驱动器的输出端与LED面板灯连接，所述LED驱动器用于驱动LED面板灯。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，其特征在于，所述基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统还包括PWM调光控制单元，所述的PWM调光控制单元与LED驱动器的输入端连接，所述的神经网络控制单元与PffM调光控制单元的输入端连接，所述的CCD工业相机安装在植物培养箱的内侧面，所述的CCD工业相机的镜头水平放置以对准植物培养箱中的植物。3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，其特征在于，所述的LED面板灯包括红光贴片LED灯珠条、蓝光贴片LED灯珠条、白光贴片LED灯珠条和紫光贴片LED灯珠条，每种颜色的贴片LED灯珠条都各自由一路LED驱动器输出的PffM脉冲信号独立进行驱动。4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，其特征在于，对所述的图像采集卡通过CCD工业相机采集到的植物图像进行坐标转换，使转换后的植物图像的坐标与图像处理与分析单元中所设定的坐标系相匹配，以建立植物的高度坐标系。5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，其特征在于，转换后的植物图像的坐标与图像处理与分析单元所设定的坐标系相匹配后，再由所述的图像处理与分析模块对图像采集卡所采集的植物图像进行处理，计算出植物图像的中轴线的像素坐标值，并由所述的图像处理与分析模块计算植物在垂直方向上所占的像素点数目，所述的图像处理与分析模块通过像素点与植物的真实高度的对应关系确定植物的高度，最后图像处理与分析模块计算植物高度的平均值得到植物实际的平均高度。6.根据权利要求3所述的基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，其特征在于，所述的自适应调光控制模块通过LED驱动器输出的PWM脉冲信号控制红光贴片LED灯珠条、蓝光贴片LED灯珠条、白光贴片LED灯珠条和紫光贴片LED灯珠条的光强及光质比。7.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，其特征在于，所述的自适应调光系统采用训练好的自适应神经网络控制策略对LED面板灯进行控制，自所述适应神经网络控制策略的训练是基于事先获得的植物高度、光强和光质比的数据样本，通过训练，得到合适的神经网络权值，以获得植物高度与光强和光质比的对应关系。8.根据权利要求7所述的基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，其特征在于，所述的自适应调光系统采用训练好的自适应神经网络控制策略对LED面板灯进行控制，所述自适应神经网络控制策略的训练以植物高度作为输入量，以光强和光质比作为输出量，在训练过程中不断调整自适应神经网络的权值，直至植物高度作为输入量经自适应神经网络计算得到的实际所需光强和光质比与期望的光强和光质比的误差在允许的范围内为止；所述的PWM调光控制单元根据自适应神经网络控制单元输出的光强和光质比控制信号，输 出对应的PffM脉冲信号至LED驱动器，以对LED面板灯的光强和光质比进行自适应调节。
【专利摘要】本发明公开了一种基于机器视觉的自适应植物培养调光控制系统，包括依次连接的图像采集模块、图像处理与分析模块和自适应调光控制系模块，图像采集模块包括CCD工业相机、植物培养箱和图像采集卡，所述的图像处理与分析模块包括图像处理单元和神经网络控制单元，自适应调光控制模块包括LED驱动器和LED面板灯，CCD工业相机的输出端与图像采集卡的输入端连接，CCD工业相机安装在植物培养箱上，图像采集卡的输出端和图像处理与分析单元的输入端连接，神经网络控制单元的输出端与自适应调光控制系模块连接，LED驱动器输出端与LED面板灯连接。本发明具有提高了植物培养中调光的精准度和自适应能力等优点。
【IPC分类】A01G9/20, H05B37/02, G05D25/02
【公开号】CN105652923
【申请号】
【发明人】吴玉香, 熊晨雨, 文尚胜
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月22日