[发明专利]一种基于物联网的大棚系统

权利要求书

1.一种基于物联网的大棚系统，其特征在于，大棚内种植草莓，包括监测子系统和采摘子系统，所述监测子系统包括环境参数采集模块、云端服务器、控制模块、环境参数调节模块，所述环境参数采集模块用于采集大棚内的环境参数，所述环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、气压传感器和土壤肥料测定仪，所述云端服务器与环境参数采集模块电连接，用于接收环境参数信息，所述控制模块与云端服务器通过无线网络连接，并根据环境参数信息向环境参数调节模块发送控制指令，所述环境参数调节模块包括温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置，所述环境调节模块接收控制指令，并根据控制指令对温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置进行控制，所述采摘子系统用于对大棚内的草莓进行采摘。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的大棚系统，其特征在于，所述采摘子系统包括一次处理模块、二次处理模块、三次处理模块、四次处理模块、五次处理模块、六次处理模块和七次处理模块，所述一次处理模块用于采集枝头草莓图像，所述二次处理模块用于将枝头草莓图像转换到Lab色彩空间，对草莓进行检测，所述三次处理模块用于对转换后的枝头草莓图像进行分割，所述四次处理模块用于对分割后的图像进行滤波处理，所述五次处理模块用于根据滤波处理后的图像对草莓的特征进行提取，所述六次处理模块根据特征对草莓进行识别，所述七次处理模块根据识别结果对草莓进行采摘。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的大棚系统，其特征在于，所述二次处理模块用于将枝头草莓图像转换到Lab色彩空间，对草莓进行检测：

根据Lab色彩空间中红绿分量a对草莓进行检测，设定检测阈值RU，RU∈[-5,-6.5]，若像素点红绿分量a＜RU，则将其作为背景部分，若像素点红绿分量a≥RU，则将其作为可采摘草莓。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的大棚系统，其特征在于，所述三次处理模块包括灰度化模块和阈值分割模块，所述灰度化模块用于将Lab色彩空间中红绿分量图像转化为灰度图像，所述阈值分割模块用于对灰度图像进行阈值分割，从复杂的背景中分割出草莓。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的大棚系统，其特征在于，所述阈值分割模块包括第一分割模块、第二分割模块和融合分割模块，所述第一分割模块用于获取第一目标区域，所述第二分割模块用于获取第二目标区域，所述融合分割模块用于根据第一目标区域和第二目标区域确定目标；

所述第一分割模块用于获取第一目标区域：

设大小为M×N的灰度图像W，灰度级数为L，像素点(m,n)的灰度值为h(m,n)，m∈{1,2,…,M}，n∈{1,2,…,N}，0≤h(m,n)≤L-1，采用下式确定图像的第一分割函数：

在式子里，i＝h(m,n)，p_i表示灰度值为h(m,n)的像素占图像中总像素数量的个数，t表示第一分割阈值，BZ_W表示图像的第一分割函数；

最大化第一分割函数，得到最佳第一分割阈值t′：将大于最佳第一分割阈值的像素点作为第一目标区域，小于最佳第一分割阈值的像素点作为背景。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的大棚系统，其特征在于，所述第二分割模块用于获取第二目标区域：

计算以像素点(m,n)为中心的5×5邻域的平均灰度值k(m,n)，0≤k(m,n)≤L-1，采用下式确定图像的第二分割函数：

在式子里，j＝k(m,n)，p(i,j)表示图像中像素灰度值为i且像素点5×5邻域的平均灰度值为j的像素点的个数占图像总像素点的比例，(r,s)表示第二分割阈值，FV_W表示图像的第二分割函数；

最大化第二分割函数，得到最佳第二分割阈值(r′,s′)：把大于最佳第二分割阈值的像素点作为第二目标区域，小于最佳第二分割阈值的像素点作为背景。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的大棚系统，其特征在于，所述融合分割模块用于根据第一目标区域和第二目标区域确定目标：将第一目标区域和第二目标区域的重合部分作为目标，即枝头草莓。