一种用于藜麦育种的生长监测系统的制作方法

本发明涉及藜麦育种监测，尤其涉及一种用于藜麦育种的生长监测系统。

背景技术：

1、藜麦具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐盐碱等特性，进行藜麦育种可以改良藜麦的生长特点，以满足人们的需求，在对藜麦生长的过程中，人们为了能够实时了解藜麦的生长状态，通常会在藜麦的生长区安装监测系统即摄像头，以达到其藜麦的生长状态进行了解的目的。

2、中国专利公开号：cn107548989a公开了一种藜麦漂浮育苗的方法，包括以下基质选配，浸种处理，漂浮育苗管理；在漂浮育苗管理中包括清水培育至种子生长到4叶期；之后养液培育2-3次，每次营养液培育7天；培育后的幼苗可直接移栽到大田。该发明实现了对藜麦育苗中生长环境的监控，未实现对藜麦育种后代生长特点、生长环境以及藜麦亲代生长的综合分析，存在对藜麦育种的生长监测效率低，监测不准确的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种用于藜麦育种的生长监测系统，用以克服现有技术中对藜麦育种的生长监测效率低，监测不准确的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种用于藜麦育种的生长监测系统，包括：

3、信息获取模块，用以获取藜麦亲代植株进行育种过程中每天的种植环境和生长周期，还用以根据预设分析周期周期性获取藜麦子代的种植环境、种植株距、植株高度和生长图像；

4、子代分析模块，用以根据藜麦子代植株的种植环境和藜麦亲代植株的种植环境对环境特征进行分析；

5、图像分析模块，用以根据种植株距和生长图像对藜麦子代的发芽情况进行分析，还用以根据发芽情况对子代发芽率进行分析，还用以在发芽情况为已发芽时，根据植株高度和生长图像对长势特征进行分析；

6、亲代分析模块，用以根据藜麦亲代植株的种植环境和生长周期对亲代生长特征进行分析；还用以根据亲代生长特征对环境特征的分析过程进行调整，还用以根据子代发芽率对环境特征的调整过程进行优化；

7、调整优化模块，用以根据环境特征对长势特征的分析过程进行调整，还用以根据预设分析周期对藜麦子代的生长天数进行分析，并根据藜麦亲代植株的生长周期和藜麦子代的生长天数对长势特征的调整过程进行优化；

8、生长分析模块，用以根据长势特征对生长情况进行分析；

9、输出模块，用以对生长情况进行输出。

10、进一步地，所述子代分析模块根据藜麦子代植株的种植环境和藜麦亲代植株的种植环境对环境特征进行分析，其中：

11、当α1≤h(i)/z(i)≤α2时，所述子代分析模块设定环境特征w(i)＝1；

12、当h(i)/z(i)＜α1或h(i)/z＞α2时，所述子代分析模块设定环境特征w(i)＝h(i)/z(i)；

13、其中，h(i)表示藜麦子代植株的种植环境，h(1)表示藜麦子代植株的土壤ph值，h(2)表示藜麦子代植株的环境温度，h(3)表示藜麦子代植株的土壤湿度，h(4)表示藜麦子代植株的海拔高度，z(i)表示藜麦亲代植株生长周期内各种植环境的平均值，设定z(1)表示藜麦亲代植株生长周期内土壤ph值的平均值，z(2)表示藜麦亲代植株生长周期内环境温度的平均值，z(3)表示藜麦亲代植株生长周期内土壤湿度的平均值，z(4)表示藜麦亲代植株生长周期内海拔高度的平均值，f(i,d)表示藜麦亲代植株的种植环境，i表示种植环境编号，d表示生长周期编号，d表示生长周期，d∈d，f(1,d)表示藜麦亲代植株生长周期内每天的土壤ph值，f(2,d)表示藜麦亲代植株生长周期内每天的环境温度，f(3,d)表示藜麦亲代植株生长周期内每天的土壤湿度，f(4,d)表示藜麦亲代植株生长周期内每天的海拔高度，α1表示第一比对阈值，其取值范围为：0.8≤α1＜1，α2表示第二比对阈值，其取值范围为：1＜α2≤1.2。

14、进一步地，所述图像分析模块设有种植构建单元，其用以根据种植株距和生长图像对植株区域进行分析，设定植株区域为s(j),其中：

15、s(j)＝{(x,y)|j∈j,j∈n+}

16、j＝(xmax+1)×(ymax+1)/a2

17、x＝{{j mod[(xmax+1)/a]}×a}

18、y＝{{j mod[(ymax+1)/a]}×a}

19、其中，j表示植株编号，j表示生长图像内植株的数量，(x,y)表示植株区域内的坐标点，xmax表示生长图像中横坐标最大值，ymax表示生长图像中纵坐标最大值，a表示种植株距。

20、进一步地，所述图像分析模块还设有发芽分析单元，其用以根据植株区域的灰度值与灰度阈值进行比对，并根据比对结果对藜麦子代的发芽情况进行分析，其中：

21、当存在l[s(j)]≥l1且nl≥a/2时，所述发芽分析单元判定藜麦子代的发芽情况为已发芽；

22、当nl＜a/2时，所述发芽分析单元判定藜麦子代的发芽情况为未发芽；

23、所述图像分析模块还设有发芽率分析单元，其用以根据发芽情况通过发芽率计算公式计算子代发芽率，所述发芽率分析单元设有发芽率计算公式如下：

24、p(k)＝ns/j

25、其中，p(k)表示各周期的子代发芽率，k表示周期编号，ns表示藜麦子代的发芽情况为已发芽的数量。

26、进一步地，所述图像分析模块还设有长势分析单元，其用以根据植株高度和植株区域通过长势分析公式计算长势特征，所述长势分析单元设有长势分析公式如下：

27、

28、其中，v(k,j)表示当前周期内各藜麦子代的长势特征，b(k)表示你当前周期的植株高度，b(k-1)表示上一周期的植株高度。

29、进一步地，所述亲代分析模块设有亲代分析单元，其用以根据藜麦亲代植株的种植环境和生长周期通过亲代分析公式对亲代生长特征进行分析，所述亲代分析单元设有亲代分析公式如下：

30、

31、其中，f(i)表示亲代生长特征，g(i)表示藜麦亲代植株的种植环境参数，f(1)表示亲代土壤ph值特征，g(1)表示藜麦亲代植株的ph值参数，其取值范围为5.5≤g(1)≤8.5，f(2)表示亲代环境温度特征，g(2)表示藜麦亲代植株的温度参数，其取值范围为15≤g(2)≤20，f(3)表示亲代土壤湿度特征，g(3)表示藜麦亲代植株的湿度参数，其取值范围为0.75≤g(3)≤1，f(4)表示亲代海拔高度特征，g(4)表示藜麦亲代植株的海拔参数，其取值范围为1500≤g(4)≤3000。

32、进一步地，所述亲代分析模块还设有环境调整单元，其用以根据亲代生长特征对环境特征的分析过程进行调整，其中：

33、当f(i)＝1时，所述环境调整单元不对环境特征的分析过程进行调整；

34、当f(i)≠1时，所述环境调整单元对环境特征的分析过程进调整，调整后的环境特征为w1(i)，设定w1(i)＝w(i)×f(i)；

35、所述亲代分析模块还设有环境优化单元，其用以根据子代发芽率与发芽率阈值进行比对，并根据比对结果对环境特征的调整过程进行优化，其中：

36、当p(k)≥β且p(k)＝p(k-1)时，所述环境优化单元判定藜麦子代发芽基本稳定，对环境特征的调整过程进行优化，优化后的环境特征为w2(i)，设定w2(i)＝w1(i)×p(k)/β；

37、当p(k)＜β或p(k)≥β且p(k)＞p(k-1)，所述环境优化单元判定藜麦子代处于发芽阶段，不对环境特征的调整过程进行优化；

38、其中，β表示发芽率阈值。

39、进一步地，所述调整优化模块设有长势调整单元，其用以将环境特征与特征阈值进行比对，并根据比对结果对长势特征的分析过程进行调整，其中：

40、当w(i)＞w时，所述长势调整单元判定环境特征不符合阈值，对长势特征的分析过程进行调整，调整后的长势特征为v1(k,j)，设定v1(k,j)＝v(k,j)/w(i)；

41、当w(i)＝w时，所述长势调整单元判定环境特征符合阈值，不对长势特征的分析过程进行调整；

42、当w(i)＜w时，所述长势调整单元判定环境特征不符合阈值，对长势特征的分析过程进行调整，调整后的长势特征为v1(k,j)，设定v1(k,j)＝v(k,j)×w(i)；

43、其中，w表示特征阈值。

44、进一步地，所述调整优化模块还设有天数分析单元，其用以根据预设分析周期和周期编号对藜麦子代的生长天数进行分析，设定t＝t×k/24，其中t表示藜麦子代的生长天数，t表示预设分析周期；

45、所述调整优化模块还设有长势优化单元，其用以根据藜麦亲代植株的生长周期和藜麦子代的生长天数对长势特征的调整过程进行优化，优化后的长势特征为v2(k,j)，设定v2(k,j)＝v1(k,j)×et×(d-t)/(d×d)。

46、

47、进一步地，所述生长分析模块根据长势特征对生长情况进行分析，其中：

48、当u＜γ1时，所述生长分析模块判定生长情况为生长优良；

49、当γ1≤u≤γ2时，所述生长分析模块判定生长情况为生长正常；

50、当u＞γ2时，所述生长分析模块判定生长情况为生长低劣；

51、所述生长分析模块设有生长参数计算公式如下：

52、

53、其中，u表示生长参数，γ1表示第一生长阈值，其取值范围为：1≤γ1≤1.5，γ2表示第二生长阈值，其取值范围为：3≤γ2≤5。

54、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过所述信息获取模块对藜麦亲代植株进行育种过程中每天的种植环境和生长周期，藜麦子代的种植环境、种植株距、植株高度和生长图像的获取，以提高信息获取的准确度，从而提高系统对藜麦育种的生长监测效率，提高监测的准确度，通过所述子代分析模块对藜麦子代植株的种植环境和藜麦亲代植株的种植环境的分析，以分析出环境特征，用环境特征表示藜麦子代和亲代种植环境的差异，从而提高系统对藜麦育种的生长监测效率，提高监测的准确度，通过所述图像分析模块对生长图像的分析，以分析出藜麦子代的发芽情况和发芽率，从而分析出长势特征，用长势特征表示藜麦子代的生长变化情况，从而提高系统对藜麦育种的生长监测效率，提高监测的准确度，通过所述亲代分析模块对藜麦亲代植株的种植环境和生长周期的分析，以分析出亲代生长特征，用亲代生长特征表示藜麦亲代生长环境的特征，从而提高系统对藜麦育种的生长监测效率，提高监测的准确度，通过所述调整优化模块对环境特征、藜麦子代的生长天数的分析，以对长势特征的分析过程进行调整和优化，增加系统分析的多样性，从而提高系统对藜麦育种的生长监测效率，提高监测的准确度，通过所述生长分析模块对长势特征的分析，以分析出生长情况，用生长情况表示藜麦育种后的子代的生长特点，判断出藜麦育种生长情况是否良好，从而提高系统对藜麦育种的生长监测效率，提高监测的准确度，通过所述输出模块对生长情况的输出，以使用户了解到当前藜麦育种子代的生长情况，从而提高系统对藜麦育种的生长监测效率，提高监测的准确度。