[发明专利]基于图像传感器的农作物模型展示系统及方法

权利要求书

1.一种基于图像传感器的农作物模型展示系统，其特征在于，包括依次连接的数据采集模块、数据分析模块和三维模型生成模块；

其中，所述数据采集模块用于采集农作物的生长数据；所述数据分析模块用于分析处理农作物的生长数据；所述三维模型生成模块用于建立三维模型。

2.根据权利要求1所述的基于图像传感器的农作物模型展示系统，其特征在于，所述数据采集模块设置有若干图像传感器，若干所述图像传感器均与所述数据分析模块连接。

3.基于图像传感器的农作物模型展示方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集农作物的生长阶段数据，得到农作物的生长数据集；

S2、根据生长数据集和农作物相关环境数据，得到农作物观测矩阵；

S3、根据农作物观测矩阵的指标变量，对其进行相关性分析得到农作物生长数据的主要指标；

S4、根据农作物生长数据的主要指标建立农作物的三维模型。

4.根据权利要求3所述的基于图像传感器的农作物模型展示方法，其特征在于，所述步骤S1中，农作物的生长数据集包括农作物的枝段、侧芽、节点、叶子和顶尖枝芽；

所述步骤S1具体为：通过若干所述图像传感器获取农作物的生长阶段数据，并将所述生长阶段数据发送至数据分析模块得到农作物的生长数据集。

5.根据权利要求4所述的基于图像传感器的农作物模型展示方法，其特征在于，所述步骤S2中，农作物相关环境数据包括地表温度、地表湿度、气温、气湿、降水量、蒸腾速率和风速；

所述步骤S2具体为：

根据农作物的生长数据集X＝(x₁,x₂,…,x_m)，结合农作物相关环境数据建立若干组不同环境下的观测农作物样本，得到农作物观测矩阵A；其中，m为生长数据集的指标总数；

农作物观测矩阵A中，x_ik为第i次观测x_k的指标变量，其中i＝1,2,...,n，i为观测农作物的样本序数，n为观测农作物的样本总数；x_k为生长数据集的指标，k＝1,2,...,m，k为生长数据集的指标序数。

6.根据权利要求5所述的基于图像传感器的农作物模型展示方法，其特征在于，所述步骤S3中，相关性分析具体包括以下分步骤：

S31、计算农作物观测矩阵中指标变量的加权系数；

S32、根据加权系数计算农作物观测矩阵指标变量的综合权值；

S33、根据综合权值的大小，确定农作物生长数据的主要指标。

7.根据权利要求6所述的基于图像传感器的农作物模型展示方法，其特征在于，所述步骤S31中，计算加权系数α_k的表达式具体为：

式中，x_kmax为生长数据集的第k项指标的最大值，x_kmin为第k项指标变量的最小值；

所述步骤S32中，计算农作物观测矩阵指标变量的综合权值Y_k的表达式具体为：

Y_k＝α_k×x_ik+[α_k-1×x_i(k-1)+(1-α_k-1)×Y_k-1]

式中，x_i(k-1)为序数k-1的指标变量；

所述步骤S33具体为：

将综合权值进行从大到小排序，确定前三个综合权值对应的指标变量作为农作物生长数据的主要指标。

8.根据权利要求6所述的基于图像传感器的农作物模型展示方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：根据农作物生长数据的主要指标计算农作物三维模型的几何参数，将所述几何参数通过三维模型生成模块进行建模，得到农作物三维模型。

9.根据权利要求8所述的基于图像传感器的农作物模型展示方法，其特征在于，所述三维模型的几何参数包括偏移矢量、吸引因子和吸引点矢量；

得到所述农作物三维模型的几何参数的方法具体为：

SA1、根据农作物生长数据的主要指标，建立几何参数计算模型；

其中，几何参数r的表达式具体为：

式中，τ为农作物生长数据的主要指标，a为第一待估参数，b为第二待估参数，c为第三待估参数；

SA2、将几何参数计算模型的第一待估参数a、第二待估参数b和第三待估参数c进行非线性回归分析，得到第一待估参数a、第二待估参数b和第三待估参数c的值；

SA3、将几何参数计算模型的第一待估参数a、第二待估参数b和第三待估参数c的值代入几何参数计算模型，得到几何参数的值；

其中，根据所述农作物生长数据的主要指标可分别计算得到偏移矢量、吸引因子和吸引点矢量。