一种AI图像识别智能控制植物光照装置

本发明涉及植物照明领域，尤其涉及一种ai图像识别智能控制植物光照装置，具体应用在植物生长和光合作用的精准照明领域，无需人工调节植物光合作用所需求的led人工光的光谱和光质要求。

背景技术：

1、植物工厂补光和温室补光需要考虑植物光合生理参数、植物生长阶段和灯具属性，实施经济有效地补光方法，满足光强、光质、光周期需求，节能高效。植物光环境控制主要是指控制led灯具的光质、光强、光周期、空间位置和移动速率等。光环境控制具有明显的时空特征，因此建立动态实时控制非常重要，实现led植物照明光环境控制的自动化、智能化是大势所趋。

2、植物生长的光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一，通过光质调节，控制植株形态建成是设施栽培领域一项重要技术。光线光谱对植物光合作用有直接影响的主要是白光、蓝光、红光和紫外光，红光主要集中在660nm，其作用是帮助植物开花结果，蓝光主要集中在450-470nm，其作用是帮助植物长茎生叶。目前国内市场上出现的植物补光灯具装置，通常只提供2种或3种不同峰值波长的led，无法为多色光谱耦合作用和叠加效应的植物补光生产提供设备。特别是大多数植物补光灯具在光质的均匀性、叠加效应和视场角都不理想，红光、蓝光和白光的光质分层比较明显。

3、随着图像处理技术的飞速发展，推动了图像识别技术的产生和发展，并逐渐成为led照明装置的智能控制领域中重要的组成部分，当前图像识别已经被广泛应用到各个领域中，例如交通领域中的车牌号识别、交通标志识别、指纹识别、人脸识别、植物种类判定识别等。

4、植物特征图像识别是依靠植物图像所具有的本身特征分类，然后通过所具有的特征将图像识别出来的，单片机或计算机迅速感应到此植物特征图片或与其相似的图片，转化成数字信号，将其数字信号反馈给植物光照灯具控制系统，进而控制该植物的光合作用生长特性所需求光谱或光质。

技术实现思路

1、本发明提供一种ai图像识别智能控制植物光照装置，采集的植物图像通过识别与处理系统智能模块的数据处理，再传输复制到数据存储与样本匹配模块进行植物种类和生长形态的识别和判定处理，再输出相对应的数字信号到智能驱动模块及电源系统进行植物照明pwm调光调色，调节白光、蓝光、红光和紫外光的光谱、光强、光质。利用led植物灯的融入的植物图像识别与处理系统来控制该植物的各种光照参数信息，使植物光合作用的需求的参数更加的精确、高效。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：一种ai图像识别智能控制植物光照装置，包括：

3、图像采集组件，所述图像采集组件包含红外感应高清摄像头组件；

4、图像识别与处理系统，所述图像识别与处理系统包含图像增强模块、图像识别处理模块；

5、数据存储与样本匹配模块，所述数据存储与样本匹配模块包含mdr数据寄存器和样本数据分析反馈模块；

6、智能驱动模块及电源系统，所述智能驱动模块及电源系统包含dali调光调色驱动电源；

7、植物光照led光源系统组件，所述植物光照led光源系统组件包含电子线路pcb板、正白光led灯珠、暖白光led灯珠、红色660nm灯珠、紫外光310nm灯珠；

8、led光照装置外壳及散热系统，所述led光照装置外壳及散热系统包含灯具散热体、光照装置电源外接头、灯具挂钩。

9、进一步地，所述ai图像识别智能控制植物光照装置设置了红外感应高清摄像头及图像采集组件，植物图像采集主要借助于数字摄像机、红外感应高清摄像头设备经过采样数字化得到的图像及动态图像,并将其转为数字图像、图形、实物形态一起存储在存储器中,图像的提取是将一个图像变换为适合计算机处理的形式的第一步。

10、进一步地，所述ai图像识别智能控制植物光照装置融入了植物种类和植物当前生长状态的ai图像识别装置与智能控制信息反馈系统，参照mdr寄存器中的植物对应光质配方并及时反馈给植物补光照明灯具进行植物光照需求的光质进行dali调光调色智能调节。

11、进一步地，所述ai图像识别智能控制植物光照装置设置了图像识别与处理系统，并设计安装了图像识别与处理系统智能模块，植物图像在成像、采集、传输、复制等过程中出现的图像质量造成一定的退化，为了突出图像中精确的植物种类和生长形态，使植物图像的主体结构更加明确，必须进行图像增强，以减少图像中的图像的噪声，改变原来图像的亮度、色彩分布、对比度等参数，图像增强提高了图像的清晰度、图像的质量，使图像中的物体的轮廓更加清晰，细节更加明显为后期的图像分析和图像理解奠定基础。

12、进一步地，所述ai图像识别智能控制植物光照装置设置了数据存储与样本匹配模块，采集的植物图像通过识别与处理系统智能模块的数据处理，再传输复制到数据存储与样本匹配模块进行植物种类和生长形态的识别和判定处理，再输出相对应的数字信号到智能驱动模块及电源系统进行植物照明pwm调光调色，数据存储与样本匹配模块中编译存储了不同植物种类图像，并对应了初始育苗期、中期生长期、后端收割期三种形态图像的光照配方电源驱动数据。

13、进一步地，所述图像采集组件以arm、dsp等嵌入式平台为主，选取soc系统芯片，由索尼cmos图像传感器、相机捕捉控制器、arm9i2c控制器、神经网络加速器以及控制器工作记忆内存组成。

14、进一步地，所述数据存储与样本匹配框架采用单片机stc89c58模块控制存储芯片。

15、进一步地，不同植物的最优的光照配方由计算机进行代码编辑、数据存储、读取反馈，依据ai图像识别摄像头，直接采集植物的当前图像信息和整个植株的植株状态信息，根据当前植株信息通过图像对比，识别出对应的所采集图像信息的当前植株种类和生长状态信息，将所采集的植株种类和生长状态信息反馈和代入计算机信息库，识别和判定代入所述当前植株种类和生长状态信息所对应的植物光照习性规律，得到该植物需求的led光照配方分布信息，从而智能控制和执行所述当前led植物照明pwm调光调色方案。

16、进一步地，一种ai图像识别智能控制植物光照装置，包括：

17、(1)设计、制作、提供图像识别与处理系统，所述图像识别与处理系统，图像处理利用单片机对图像进行分析,以达到所需的结果，去除干扰、噪声,将原始图像编程适于单片机进行特征提取的形式，包括图像采样、图像增强、图像复原、图像编码与压缩和图像分割；

18、(2)系统供电后，利用i2c模块使用标准sccb协议对图像传感器寄存器进行配置，相机捕捉控制器，采集图像数据信号，再通过异步fifo进行数据缓冲，使两侧数据传输同步，图像数据便以帧为单位存入工作记忆内存；

19、(3)设计、制作、提供数据存储与样本匹配模块，所述数据存储与样本匹配框架采用单片机stc89c58模块控制存储芯片，将数据实时存到存储芯片中，再后续转存到智能控制模块中，进行植物种类和生长形态的识别和判定处理，再输出相对应的数字信号到智能驱动模块及电源系统进行植物照明pwm调光调色。

20、(4)设计、制作、提供红外感应高清摄像头，在led植物补光灯的发光面中心点位置设置红外感应高清摄像头和图像传感器来获取植物图像；

21、(5)设计、制作、提供电源驱动智能化控制模块设计，led植物生长补光灯系统采用模块化设计，输出相对应的数字信号到智能驱动模块及电源系统进行植物照明pwm调光调色。

22、本发明的有益效果是：

23、本发明设计、制作、提供红外感应高清摄像头，在led植物补光灯的发光面中心点位置设置红外感应高清摄像头来获取植物不同种类和不同生长状态的图像。led植物生长补光灯系统采用模块化设计，再将信号传到单片机进行分析并输出led植物生长补光灯，以达到对植物智能化补光的目的。交互模块主要由mdr存储器对系统进行参数的设置；用以完成led植物补光灯是否达到补光要求，以及判断led灯模块是否实现该植物最佳的光质需求。对于补光模式的设置编写、数据阀值的判断等相关计算都是通过软件编写实现的。对于植物图像识别技术的采用基于camshift的图像跟踪算法作为基本软件设计。本发明解决了使用人工进行调节植物光合作用所需求的led人工光的光谱和光质要求等问题；解决了不同植物种类和单种植物不同生长期进行光照更精准的智能调节。