一种光照调控系统及其调控方法

本申请属于农业自动化控制，尤其涉及一种光照调控系统及其调控方法。背景技术：1、植物工厂照明技术是一种利用人工光源，如led灯等，来提供植物生长所需的光照强度和光谱，以满足植物在无自然光照条件下的光合作用和生长需求的方法。此技术的出现解决了在某些环境中，如室内或夜间，无法提供足够自然光照的问题，从而实现植物的可控生长和高产。2、在传统的植物工厂照明方式中，一般采用顶部光照的恒定照明方式，从时间和空间上光照始终如一。按照这种光照方式，冠层上部照射下来的led红蓝光很难穿透整个冠层(尤其是在生殖生长阶段,导致下部冠层叶片光照不足，以及上层叶片提前衰老，降低了植物整体光合效能，致使植物产量下降。虽然绿光能够穿透多层叶片，但其被吸收利用能力差，而且过高比例绿光将影响led光源的性价比，现有技术存在不足。技术实现思路1、本申请的目的在于提供一种光照调控系统及其调控方法，旨在通过多角度拍摄对植物进行识别、分类和三维重建，并基于对植物现状的分析结果，采用对应的照射方案驱动相应光源，解决恒定照明光源利用率不足，植物光和能效低、损伤植物等技术问题之一。2、一方面，本申请提供了一种光照调控系统，包括层叠设置的若干的植物支架板、支撑在垂直相邻的所述植物支架板之间的灯具调节支架、水平开设在所述植物支架板侧面的相机支架导轨、滑动设置在所述相机支架导轨上的相机安装臂，以及接收所述相机安装臂上相机采集的图片，进行识别分类后给出相应照射方案，驱动所述灯具调节支架上的灯具对植物进行照明的控制节点；3、所述植物支架板的上表面用于放置植物和提供支撑；所述灯具调节支架上设置有照射角度不同的若干灯具；所述相机安装臂沿其上设置的相机旋转导轨装设多个相机，对所述植物支架板上的植物进行图像采集，并上传至所述控制节点进行植物的三维重建、识别和监控。4、另一方面，本申请还提供一种光照调控方法，应用于上述任一项所述的光照调控系统中；该方法包括以下步骤：5、s1.控制节点利用可移动相机臂和安装卡扣调整多部相机的视角，采集目标植物的多视角图片；6、s2.所述多视角图片基于sfm算法进行稀疏重建，估计出相机的内外参数后通过匹配算法获取物体的深度信息，计算三维点云；并识别出目标植物与背景；同时，建立了基于densenet的植物生长周期分类模型，使所述控制节点根据所述多视角图片的图像信息与点云数据，得到的株高信息进行植株种类和生长状态分类；7、s3.所述控制节点基于多视图立体的深度推理完成三维点云重建；同时，将植物生长周期的信息在光配方数据库中进行匹配；8、s4.所述控制节点对所述三维点云的背景进行分割，保留植物的三维点云数据；同时，所述控制节点根据所述光配方数据库中匹配到的配方，通过灯珠驱动器调控灯光板上灯具光照强度、色温和光谱分布；9、s5.所述控制节点将植物三维点云进行三角化，计算代表叶片的每一个三角网络的光截获率，得出灯具最佳照明方案；10、s6.所述控制节点根据所述最佳照明方案调整每个灯具调节支架中灯光板的角度，使其上灯具对植物进行照明。11、本申请的光照调控系统及其调控方法，将多个普通的rgb摄像头(相机)固定在可移动相机臂上，相机架在其导轨上做横向运动，而相机在相机臂上做垂直运动，用于采集目标植物的多视角图像；控制节点对采集到像采集的图片进行分类、识别和三维重建，按不同植物的生长周期分类，并在光配方数据库上进行匹配得到最佳光谱分布、光照强度和色温方案，同时计算三维重建的植物中叶片所在的三角面的光截获率，并根据植物的三维模型进行最佳照明角度计算，得到最佳的照明方案；最终驱动灯具调节支架上的对应灯具按照最佳照明方案对植物进行照射。技术特征：1.一种光照调控系统，其特征在于，包括层叠设置的若干的植物支架板、支撑在垂直相邻的所述植物支架板之间的灯具调节支架、水平开设在所述植物支架板侧面的相机支架导轨、滑动设置在所述相机支架导轨上的相机安装臂，以及接收所述相机安装臂上相机采集的图片，进行识别分类后给出相应照射方案，驱动所述灯具调节支架上的灯具对植物进行照明的控制节点；2.如权利要求1所述的光照调控系统，其特征在于，所述灯具调节支架呈棱柱结构，一对半圆环分别为该棱柱的上、下表面；所述半圆环上设置有三段不相连的有齿导轨；三个灯光板作为所述棱柱的棱，两端均通过连接件活动连接在两个半圆环之间；每个所述灯光板对应连接在半圆环的一段有齿导轨上；所述半圆环的两端均设置为长方体端子，所述半圆环通过两个长方体端子分别固定连接上层的所述植物支架板的下表面，以及本层的所述植物支架板的上表面。3.如权利要求2所述的光照调控系统，其特征在于，三段所述有齿导轨分别覆盖在所述半圆环的0°至50°区域、65°-115°区域和130°-180°区域。4.如权利要求3所述的光照调控系统，其特征在于，所述连接件横截面呈“h”形结构，“h”形结构的竖线较短一侧为内侧，与所述灯光板的端部固定连接；“h”形结构竖线的较长一侧为外侧，所述外侧被横线分隔的两个区域上分别设置有与所述有齿导轨啮合的齿轮；两个齿轮中至少有一个在轴上设置有驱动电机；所述驱动电机基于所述控制节点的发送的电信号进行转动。5.如权利要求4所述的光照调控系统，其特征在于，所述灯光板面向植物的表面设置有灯具，所述灯具的照射模式由所述控制节点的发送的电信号进行控制。6.如权利要求5所述的光照调控系统，其特征在于，所述相机安装臂的纵截面呈倒挂的“l”形结构；所述“l”形结构的短边端口设置有与所述相机支架导轨匹配的接头，使所述相机安装臂可以沿所述相机支架导轨调整位置；所述“l”形结构的长边长度等于所述半圆环的直径。7.如权利要求6所述的光照调控系统，其特征在于，所述相机旋转导轨沿所述相机安装臂的延伸方向呈倒挂的“l”形设置；所述相机旋转导轨采用双排条形双槽结构。8.如权利要求7所述的光照调控系统，其特征在于，所述相机通过安装卡扣与所述相机旋转导轨滑动连接；所述安装卡扣包括固定所述相机的底座和嵌入所述相机旋转导轨的基板；所述基板上镂空出宽度与所述相机旋转导轨的双槽宽度一致的一对直线槽；所述底座的上端开设一通孔，并以所述双槽宽度为半径，以所述通孔为原点，镂空出一段弧形槽；第一固定螺栓的头部嵌入所述相机旋转导轨的外侧槽，螺杆由所述外侧槽伸出，穿过所述基板的一条直线槽和所述底座的通孔，以螺母螺紧；第二固定螺栓的头部嵌入所述相机旋转导轨的内侧槽，螺杆由所述内侧槽伸出，穿过所述基板的另一条直线槽和所述底座的弧线槽，以螺母螺紧。9.如权利要求8所述的光照调控系统，其特征在于，所述底座的下端设置有固定所述相机的卡扣；所述弧形槽的圆心角为60°至90°。10.一种光照调控方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的光照调控系统中；该方法包括以下步骤：技术总结本申请适用农业自动化控制技术领域，提供了一种光照调控系统及其调控方法。本申请的光照调控系统，将多个普通的RGB摄像头固定在可移动相机臂上，相机架在其导轨上做横向运动，而相机在相机臂上做垂直运动，用于采集目标植物的多视角图像；控制节点中对采集到图片进行分类、识别和三维重建，按不同植物的生长周期分类，并根据植物的三维模型进行最佳照明角度计算，在光配方数据库上进行匹配得到最佳光谱分布、光照强度和色温方案，并驱动灯具调节支架上的对应灯具进行照射。本申请的调控方法也同样具有上述技术效果。技术研发人员：刘震,程扬,张国杰,黄燕平,陈仁受保护的技术使用者：佛山科学技术学院技术研发日：技术公布日：2024/5/12