一种育苗系统及方法与流程

本发明涉及育苗技术、图像处理技术领域，特别涉及一种育苗系统及方法。

背景技术：

通常，植物在生长过程中会呈现出向光性的特点，向光性属于向性的一种，是指植物的生长器官因为受单方向光照射而引起生长弯曲的现象。对于盆栽植物而言，可以通过旋转花盆来改善向光性导致的生长弯曲的现象。然而，对于林业育苗应用而言，树苗通常是直接栽种在土地上，而非栽种在花盆内，因而无法通过旋转花盆的方式来解决向光性导致的树苗生长弯曲的问题。但是，对于林业育苗应用而言，弯曲树苗的经济价值将会大大降低，因此亟需一种育苗方案以解决树苗因向光性而导致生长弯曲的问题，以便提高林业育苗的经济效益。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种育苗系统及方法，以解决树苗因向光性而导致生长弯曲的问题，以便提高林业育苗的经济效益。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种育苗系统，所述育苗系统包括：图像采集单元、光源检测单元和信息处理单元；其中，

所述图像采集单元，与所述信息处理单元通信连接，用于采集目标树苗的目标图像，并将所采集的目标图像发送至所述信息处理单元；

所述光源检测单元，与所述信息处理单元通信连接，用于检测目标光源的目标光源方向，并将所述目标光源方向发送至所述信息处理单元；

所述信息处理单元，用于接收所述图像采集单元所发送的目标图像、以及所述光源检测单元所发送的光源方向，并根据所述目标图像和所述目标光源方向确定目标树苗的待矫正枝干，以便根据所确定的待矫正枝干进行所述目标树苗的枝干矫正。

优选地，所述信息处理单元，具体用于：

基于图像的对比度将所述目标图像划分为光照区域和非光照区域；

利用边缘检测与提取算法提取所述非光照区域内的各个枝干图像区域；

将处于非光照区域的各个枝干图像区域对应的枝干确定为待矫正枝干。

优选地，所述信息处理单元，具体用于：

对所述目标图像进行预处理，得到所述目标图像的灰度图像，利用图像增强算法对所述灰度图像进行图像增强处理，利用阈值分割算法将增强处理后的灰度图像划分为光照区域和非光照区域。

优选地，所述育苗系统还包括多个机械臂，每一机械臂用于夹持所述目标树苗的一个预设枝干；

所述信息处理单元，还用于向夹持所确定的待矫正枝干的目标机械臂发送枝干矫正指令，以便所述机械臂在接收到所述枝干矫正指令后移动所夹持的枝干。

优选地，所述信息处理单元，具体用于：

计算所述相互遮挡枝干与所述目标光源方向的矫正夹角；

向夹持矫正夹角最小的目标机械臂发送枝干矫正指令，以便所述机械臂在接收到所述枝干矫正指令后根据所述矫正夹角进行移动。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种育苗方法，应用于如上所述的育苗系统，所述育苗方法包括：

图像采集单元采集目标树苗的目标图像，并将所采集的目标图像发送至所述信息处理单元；

光源检测单元检测目标光源的目标光源方向，并将所述目标光源方向发送至所述信息处理单元；

信息处理单元接收所述图像采集单元所发送的目标图像、以及所述光源检测单元所发送的光源方向，并根据所述目标图像和所述目标光源方向确定目标树苗的待矫正枝干，以便根据所确定的待矫正枝干进行所述目标树苗的枝干矫正。

优选地，所述信息处理单元按照以下方式确定目标树苗的待矫正枝干：

基于图像的对比度将所述目标图像划分为光照区域和非光照区域；

利用边缘检测与提取算法提取所述非光照区域内的各个枝干图像区域；

将处于非光照区域的各个枝干图像区域对应的枝干确定为待矫正枝干。

优选地，所述信息处理单元按照以下方式划分光照区域和非光照区域：

对所述目标图像进行预处理，得到所述目标图像的灰度图像，利用图像增强算法对所述灰度图像进行图像增强处理，利用阈值分割算法将增强处理后的灰度图像划分为光照区域和非光照区域。

优选地，所述育苗系统还包括多个机械臂，每一机械臂用于夹持所述目标树苗的一个预设枝干，在所述根据所述目标图像和所述目标光源方向确定目标树苗的待矫正枝干的步骤之后，所述育苗方法还包括：

所述信息处理单元向夹持所确定的待矫正枝干的目标机械臂发送枝干矫正指令，以便所述机械臂在接收到所述枝干矫正指令后移动所夹持的枝干。

优选地，所述信息处理单元向夹持所确定的待矫正枝干的目标机械臂发送枝干矫正指令，以便所述机械臂在接收到所述枝干矫正指令后移动所夹持的枝干的步骤，包括：

所述信息处理单元计算所述相互遮挡枝干与所述目标光源方向的矫正夹角；向夹持矫正夹角最小的目标机械臂发送枝干矫正指令，以便所述机械臂在接收到所述枝干矫正指令后根据所述矫正夹角进行移动。

本发明实施例提供的一种育苗系统及方法，在林业育苗过程中，可以利用图像采集单元采集目标树苗的目标图像，利用光源检测单元检测目标光源的目标光源方向，然后将所采集的目标图像和目标光源方向发送至信息处理单元；然后由信息处理单元根据所述目标图像和所述目标光源方向确定目标树苗的待矫正枝干，以便根据所确定的待矫正枝干进行所述目标树苗的枝干矫正。可以看出，在树苗生长过程中，通过对树苗的待矫正枝干的不断矫正，能够解决树苗因向光性而导致生长弯曲的问题，提高了林业育苗的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种育苗系统的架构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种育苗系统的架构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种育苗方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种育苗方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决树苗因向光性而导致生长弯曲的问题，以及提高林业育苗的经济效益，本发明实施例提供了以下育苗系统及方法，下面首先对本发明实施例提供的育苗系统进行介绍。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种育苗系统的架构示意图，所述育苗系统包括：图像采集单元10、光源检测单元20和信息处理单元30。

其中，所述图像采集单元10，与所述信息处理单元30通信连接，用于采集目标树苗的目标图像，并将所采集的目标图像发送至所述信息处理单元30。

具体地，这里提及的图像采集单元可以摄像头，需要说明的是，这里的图像采集单元可以按照预设频率进行图像采集，并将所采集的目标图像发送至信息处理单元。

所述光源检测单元20，与所述信息处理单元30通信连接，用于检测目标光源的目标光源方向，并将所述目标光源方向发送至所述信息处理单元30。

具体地，这里提及的光源检测单元，可以是利用光敏电阻搭建而成的光源检测电路，本领域内的技术人员可以根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。

所述信息处理单元30，用于接收所述图像采集单元10所发送的目标图像、以及所述光源检测单元20所发送的光源方向，并根据所述目标图像和所述目标光源方向确定目标树苗的待矫正枝干，以便根据所确定的待矫正枝干进行所述目标树苗的枝干矫正。

一种实现方式中，所述信息处理单元30，具体用于：

基于图像的对比度将所述目标图像划分为光照区域和非光照区域；

利用边缘检测与提取算法提取所述非光照区域内的各个枝干图像区域；

将处于非光照区域的各个枝干图像区域对应的枝干确定为待矫正枝干。

可以理解的是，对于针对目标树苗的目标图像而言，由于单侧光照的原因，图像容易出现明暗不同的两种区域，而处于非光照区域内的枝干由于不能充分接受阳光照射，因此容易出现生长缓慢的现象，从而影响目标树苗的培育质量。有鉴于此，通过上述图像处理方式，可以将目标图像划分为光照区域和非光照区域，然后再利用边缘检测算法来提取出各个枝干图像区域，从而可以获得待矫正枝干，以便于后续根据所确定出的待矫正枝干进行相应的枝干矫正处理。

一种实现方式中，可以利用roberts算子、prewitt算子、sobel算子和log(laplacianofgaussian)算子等进行边缘检测与提取。需要说明的是，现有技术中已经公开了上述边缘检测与提取的相关计算公式，此处不再一一赘述，可以参照现有技术中所公开的计算公式来获得非光照区域内的各个枝干图像区域的边缘。

一种实现方式中，所述信息处理单元30，具体用于：

对所述目标图像进行预处理，得到所述目标图像的灰度图像，利用图像增强算法对所述灰度图像进行图像增强处理，利用阈值分割算法将增强处理后的灰度图像划分为光照区域和非光照区域。

需要说明的是，对目标图像所进行的预处理可以包括图像的旋转、矫正、灰度化，本发明实施例无需对预处理的具体算法进行限定。

本发明实施例提供的一种育苗系统，在林业育苗过程中，可以利用图像采集单元采集目标树苗的目标图像，利用光源检测单元检测目标光源的目标光源方向，然后将所采集的目标图像和目标光源方向发送至信息处理单元；然后由信息处理单元根据所述目标图像和所述目标光源方向确定目标树苗的待矫正枝干，以便根据所确定的待矫正枝干进行所述目标树苗的枝干矫正。可以看出，在树苗生长过程中，通过对树苗的待矫正枝干的不断矫正，能够解决树苗因向光性而导致生长弯曲的问题，提高了林业育苗的经济效益。

进一步地，如图2所示，为本发明实施例提供的另一种育苗系统的架构示意图，在图1所示系统实施例的基础之上，所述育苗系统还可以包括多个机械臂40，每一机械臂40用于夹持所述目标树苗的一个预设枝干。

相应地，所述信息处理单元30，还用于向夹持所确定的待矫正枝干的目标机械臂40发送枝干矫正指令，以便所述机械臂40在接收到所述枝干矫正指令后移动所夹持的枝干。

需要说明的是，对于机械臂的数量可以根据目标树苗的植株大小而确定，例如，对于1米以下的植株可以设置3～5个机械臂，对于1米以上的植株可以设置5～8个机械臂，当然，这里仅仅是举例说明，所列举的具体数字不应理解为对本发明实施例的限定，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。

一种实现方式中，所述信息处理单元30，具体用于：

(1)计算所述相互遮挡枝干与所述目标光源方向的矫正夹角；

(2)向夹持矫正夹角最小的目标机械臂40发送枝干矫正指令，以便所述机械臂40在接收到所述枝干矫正指令后根据所述矫正夹角进行移动。

需要说明的是，图2所示的系统实施例除了具备图1所示的系统实施例的全部有益效果的基础之上，还可以进一步确定相互遮挡枝干与目标光源方向的矫正夹角，以及使得夹持矫正夹角最小的目标机械臂可以根据该矫正夹角对目标树苗的相应的枝干进行移动，实现了对目标树苗的待矫正枝干的自动化矫正，保证目标树苗的各个枝干可以充分地吸收光源，保证了林业育苗的育苗质量，提高了林业育苗的经济效益。

下面再对本发明实施例提供的育苗方法进行介绍。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种育苗方法的流程示意图，需要说明的是，本发明实施例提供的育苗方法可以应用于如上所述的各个育苗系统中，所述育苗方法可以包括以下步骤：

s101：图像采集单元采集目标树苗的目标图像，并将所采集的目标图像发送至所述信息处理单元。

具体地，这里提及的图像采集单元可以摄像头，需要说明的是，这里的图像采集单元可以按照预设频率进行图像采集，并将所采集的目标图像发送至信息处理单元。

s102：光源检测单元检测目标光源的目标光源方向，并将所述目标光源方向发送至所述信息处理单元。

具体地，这里提及的光源检测单元，可以是利用光敏电阻搭建而成的光源检测电路，本领域内的技术人员可以根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。

s103：信息处理单元接收所述图像采集单元所发送的目标图像、以及所述光源检测单元所发送的光源方向，并根据所述目标图像和所述目标光源方向确定目标树苗的待矫正枝干，以便根据所确定的待矫正枝干进行所述目标树苗的枝干矫正。

一种实现方式中，所述信息处理单元按照以下方式确定目标树苗的待矫正枝干：

a.基于图像的对比度将所述目标图像划分为光照区域和非光照区域；

b.利用边缘检测与提取算法提取所述非光照区域内的各个枝干图像区域；

c.将处于非光照区域的各个枝干图像区域对应的枝干确定为待矫正枝干。

可以理解的是，对于针对目标树苗的目标图像而言，由于单侧光照的原因，图像容易出现明暗不同的两种区域，而处于非光照区域内的枝干由于不能充分接受阳光照射，因此容易出现生长缓慢的现象，从而影响目标树苗的培育质量。有鉴于此，通过上述图像处理方式，可以将目标图像划分为光照区域和非光照区域，然后再利用边缘检测算法来提取出各个枝干图像区域，从而可以获得待矫正枝干，以便于后续根据所确定出的待矫正枝干进行相应的枝干矫正处理。

一种实现方式中，可以利用roberts算子、prewitt算子、sobel算子和log(laplacianofgaussian)算子等进行边缘检测与提取。需要说明的是，现有技术中已经公开了上述边缘检测与提取的相关计算公式，此处不再一一赘述，可以参照现有技术中所公开的计算公式来获得非光照区域内的各个枝干图像区域的边缘。

一种实现方式中，所述信息处理单元按照以下方式划分光照区域和非光照区域：

对所述目标图像进行预处理，得到所述目标图像的灰度图像，利用图像增强算法对所述灰度图像进行图像增强处理，利用阈值分割算法将增强处理后的灰度图像划分为光照区域和非光照区域。

需要说明的是，对目标图像所进行的预处理可以包括图像的旋转、矫正、灰度化，本发明实施例无需对预处理的具体算法进行限定。

本发明实施例提供的一种育苗方法，在林业育苗过程中，可以利用图像采集单元采集目标树苗的目标图像，利用光源检测单元检测目标光源的目标光源方向，然后将所采集的目标图像和目标光源方向发送至信息处理单元；然后由信息处理单元根据所述目标图像和所述目标光源方向确定目标树苗的待矫正枝干，以便根据所确定的待矫正枝干进行所述目标树苗的枝干矫正。可以看出，在树苗生长过程中，通过对树苗的待矫正枝干的不断矫正，能够解决树苗因向光性而导致生长弯曲的问题，提高了林业育苗的经济效益。

如图4所示，为本发明实施例提供的另一种育苗方法的流程示意图，所述育苗系统还包括多个机械臂，每一机械臂用于夹持所述目标树苗的一个预设枝干，在所述根据所述目标图像和所述目标光源方向确定目标树苗的待矫正枝干的步骤之后，所述育苗方法还包括：

s104：所述信息处理单元向夹持所确定的待矫正枝干的目标机械臂发送枝干矫正指令，以便所述机械臂在接收到所述枝干矫正指令后移动所夹持的枝干。

一种实现方式中，所述信息处理单元向夹持所确定的待矫正枝干的目标机械臂发送枝干矫正指令，以便所述机械臂在接收到所述枝干矫正指令后移动所夹持的枝干的步骤，包括：

(1)所述信息处理单元计算所述相互遮挡枝干与所述目标光源方向的矫正夹角；

(2)向夹持矫正夹角最小的目标机械臂发送枝干矫正指令，以便所述机械臂在接收到所述枝干矫正指令后根据所述矫正夹角进行移动。

需要说明的是，对于机械臂的数量可以根据目标树苗的植株大小而确定，例如，对于1米以下的植株可以设置3～5个机械臂，对于1米以上的植株可以设置5～8个机械臂，当然，这里仅仅是举例说明，所列举的具体数字不应理解为对本发明实施例的限定，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。

需要说明的是，图4所示的方法实施例除了具备图3所示的方法实施例的全部有益效果的基础之上，还可以进一步确定相互遮挡枝干与目标光源方向的矫正夹角，以及使得夹持矫正夹角最小的目标机械臂可以根据该矫正夹角对目标树苗的相应的枝干进行移动，实现了对目标树苗的待矫正枝干的自动化矫正，保证目标树苗的各个枝干可以充分地吸收光源，保证了林业育苗的育苗质量，提高了林业育苗的经济效益。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称的存储介质，如：rom/ram、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。