[发明专利]一种基于强化学习的水培花卉生根诱导培育方法

说明书

本发明涉及一种基于强化学习的水培花卉生根诱导培育方法，包括步骤：1)通过卷积神经网络构建水培花卉根系活力检测机制；2)将水培花卉生根诱导建模为4个离散时间阶段的马尔科夫链，分别代表水培花卉的生根诱导的四个阶段：剪根、根系消毒、驯化、水生育根；3)对建模的4个离散时间阶段的马尔科夫链进行组合优化，最终得到四个阶段的组合策略。本发明的有益效果是：本发明方法生成的水培花卉生根诱导培育策略比普通的专家策略还要好，这样，普通人员在没有培育经验的情况下，通过本发明的基于强化学习的水培花卉生根诱导培育方法，也可以实现对水培花卉的生根诱导培育，而且方法具有普适性，可以推广应用到多种作物上。

技术领域

本发明涉及水培花卉生根诱导培育方法，特别是基于强化学习的水培花卉生根诱导培育方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们对生活多样性和绿色环保的需求日益增强，水培花卉作为观赏植物中的一个新奇类型，越来越受到人们的关注和青睐。相对于传统的土培技术，水培花卉不受土地、时间、空间的限制，具有观赏性强、便于组合、清洁卫生、养护方便和形式多样等特点，发展前景十分广阔。尽管水培花卉被认为有着巨大的发展潜力，但是在水培花卉培育技术在生根诱导期的培育还存在着不足，导致难以在实践中广泛应用。目前，如何更好的进行水培花卉生根诱导培育正成为人们关注的焦点。

在水培花卉生根诱导技术方面，现有的研究工作大多探讨单一因素(例如，生根剂激素浓度、切根方式、培育环境pH值以及温度光照等)对水培花卉生根诱导的影响，而水培生根是一个植物与环境交互的复杂动态生理过程，受到多种因素影响，因此，现有水培生根诱导技术方案不能得到组合优化的生根诱导培育方法。此外，现有研究大多采用单因素实验或者正交实验确定水培花卉生根诱导，存在实验次数较多和工作量较大缺点，不适用于试验工作繁琐且费用昂贵的水培花卉生根诱导研究。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于强化学习的水培花卉生根诱导培育方法。

这种基于强化学习的水培花卉生根诱导培育方法，包括如下步骤：

1)通过卷积神经网络构建水培花卉根系活力检测机制，得到当前水培花卉的根系所处的生长状态；

2)将水培花卉生根诱导建模为4个离散时间阶段的马尔科夫链，分别代表水培花卉的生根诱导的四个阶段：剪根、根系消毒、驯化、水生育根；

3)对建模的4个离散时间阶段的马尔科夫链进行组合优化，最终得到四个阶段的组合策略，作为水培花卉生根诱导培育的最优方案。

作为优选：步骤1)中，进行水培花卉根系活力检测机制包括以下步骤：

1.1)将水培花卉根系活力定义为水培花卉长度排名前k条直根的根伸长率之和，记为：其中RER表示水培花卉根系活力，RER_t-1,t(i)计算如下公式所示：

其中，RER_t-1,t(i)表示水培花卉根系i从日期t-1到日期t的根伸长率，len_t(i)和len_t-1(i)分别表示根系i在日期t-1和日期t测得的长度，P_t-1,t为日期t-1到日期t的间隔；

1.2)对水培花卉的根系边缘进行检测；联合挖掘图像颜色、亮度、梯度等特征进行根系边缘检测，采用N4-Fields方法，将根系图像划分为多个局部切片，基于卷积神经网络算出每个局部切片的特征，在预先设定的特征字典里面进行检索，查找与其相似的边缘，将这些相似的边缘信息集成得到根系边缘检测结果；