一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法及系统

1.本发明属于玉米种植技术领域，尤其涉及一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法及系统。


背景技术：

2.玉米是喜温作物，全生育期要求较高的温度。玉米生物学有效温度为10℃。种子发芽要求6-10℃，低于10℃发芽慢，16-21℃发芽旺盛，发芽最适温度为28-35℃，40℃以上停止发芽。拔节期要求15-27℃，开花期要求25-26℃，灌浆期要求20-24℃。不同玉米品种对温度的要求也不相同，我国早熟品种要求积温2000-2200℃；中熟品种2300-2600℃；晚熟品种2500-2800(3000)℃。世界玉米产区多数集中在7月份等温线为21-27℃，无霜期为120-180天的范围内。玉米是短日照植物，在短日照(8-10小时)条件下可以开花结实。光谱成分对玉米的发育影响很大，据研究白天蓝色等短波光玉米发育快，而早晨或晚上以红色等长波光发育快；然而，现有玉米种植用防护棚换气费时费力；同时，对玉米果穗形状分析的方法依赖人工进行，效率低且测量数据不准确。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有玉米种植用防护棚换气费时费力；对玉米果穗形状分析的方法依赖人工进行，效率低且测量数据不准确。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明提供了一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法及系统，能够解决现有玉米种植防护棚换气费时费力且对玉米果穗形状分析的方法依赖人工进行，效率低且测量数据不准确的问题。
7.针对现有技术存在的问题，本发明提供如下技术方案，一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法及系统，包括，基于环境检测器参数设置，构建玉米种植防护棚环境数据库；基于历史环境数据以及未来时间段的环境信息构建机器学习；基于环境检测数据判断玉米防护棚是否需要换气和调节光照。
8.作为本发明所述的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法的一种优选方案，其中：所述基于环境检测器参数设置，构建玉米种植防护棚环境数据库包括，将检测环境数据存入玉米种植防护棚环境数据库；所述玉米种植防护棚中设有导轨，以及所述玉米种植防护棚之间设有导轨，所述环境检测器设有滑轨；所述玉米种植防护棚内的环境数据包括玉米种植防护棚内过去时间段的历史环境数据，基于历史环境数据预测玉米种植防护棚未来时间段的预测环境数据。
9.作为本发明所述的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法的一种优
选方案，其中：所述环境检测器获取玉米种植防护棚内的环境数据包括，所述环境检测器的滑轨在导轨上移动，用来收集玉米种植防护棚内的环境数据；玉米种植防护棚内的环境数据是根据玉米种植防护棚中不同位置的环境数据来确定。
10.作为本发明所述的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法的一种优选方案，其中：所述基于历史环境数据预测玉米种植防护棚未来时间段的预测环境数据包括，玉米种植防护棚过去时间段的所述历史环境数据；玉米种植防护棚未来时间段的基本信息；将玉米种植防护棚过去时间段的所述历史环境数据、未来时间段的玉米种植防护棚的基本信息、未来时间段的玉米种植防护棚外环境信息输入机器学习模型，输出未来时间段各种环境指标所处的环境值范围，其中，所述基本信息包括种植种类、玉米种植防护棚面积、玉米种植防护棚高度；历史环境数据对应不同的权重，所述权重与所述历史环境数据对应的过去时间段距离未来时间段负相关；基于所述预测环境数据确定是否对玉米种植防护棚进行换气以及调节光照；基于需要换气以及调节光照的确定结果，生成指令，指示换气装置中的电控阀门开启换气口进行换气，并指示光照调节装置进行光照调节。
11.本发明的另一个目的是提供一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统，其能通过实现一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法，解决现有技术在玉米种植方面费时费力的问题。
12.作为本发明所述的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统的一种优选方案，其中：所述系统包括，二氧化碳检测模块、温湿度检测模块、光照强度检测模块、中央控制模块、换气模块、调节模块、分析模块、显示模块；二氧化碳检测模块，与中央控制模块连接，用于检测玉米种植用防护棚内二氧化碳浓度；温湿度检测模块，与中央控制模块连接，用于检测玉米种植用防护棚内温湿度；光照强度检测模块，与中央控制模块连接，用于检测玉米种植用防护棚内光照强度；中央控制模块，与二氧化碳检测模块、温湿度检测模块、光照强度检测模块、换气模块、调节模块、分析模块、显示模块连接，用于控制各个模块正常工作；换气模块，与中央控制模块连接，用于对玉米种植用防护棚进行换气；调节模块，与中央控制模块连接，用于调节玉米种植用防护棚内光照强度；分析模块，与中央控制模块连接，用于对防护棚内玉米果穗性状进行分析；显示模块，与中央控制模块连接，用于显示二氧化碳浓度、温湿度、光照强度、分析结果。
13.作为本发明所述的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统的一种优选方案，其中：所述分析模块包括，获取对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照的目标图像；对目标图像进行去噪，增强图像的清晰度(增强处理)；通过预先训练的分割模型分割出所述目标图像中的背景区域和所述目标图像中玉米果穗上的秃尖区域、空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域；通过预先训练的计数模型统计出玉米种植防护棚内玉米果穗中病害区域的病害籽粒数、瘪粒区域的瘪粒籽粒数和正常区域的正常籽粒数。
14.作为本发明所述的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统的一种优选方案，其中：所述分割模型的训练方法包括，获取若干对玉米果穗进行拍照得到的图像，作为第一输入样本，预先采用不同颜色标记出每一个第一输入样本中的背景区域，以及玉米果穗上的秃尖区域、空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域，得到第一输出样本；将每一个第一输入样本和与该第一输入样本对应的第一输出样本作为一组第一训练样本，通过若干组第一训练样本利用全卷积神经网络进行训练，得到所述分割模型；所述计数模型的
训练方法包括，通过人工预先分割出了玉米种植防护棚内玉米果穗中的病害区域、瘪粒区域和正常区域的图像，作为第二输入样本，对每一个第二输入样本，预先分别对该第二输入样本中的病害区域、瘪粒区域和正常区域中的玉米籽粒进行打点标记，并基于打点标记得到的打点图和二维高斯分布概率密度图得到点分布密度图，将该点分布密度图作为第二输出样本；将每一个第二输入样本和与该第二输入样本对应的第二输出样本作为一组第二训练样本，通过若干组第二训练样本利用随机森林模型进行训练，得到所述计数模型。
15.作为本发明所述的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统的一种优选方案，其中：所述在通过分割模型分割出目标图像中的背景区域和目标图像中玉米果穗上的秃尖区域、空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域后，还包括，测量所述目标图像中玉米果穗从穗基部到穗顶端的长度，得到所述目标图像中玉米果穗的穗长；测量所述目标图像中玉米果穗秃尖区域的长度，得到所述目标图像中玉米果穗的秃尖长；测量所述目标图像中玉米果穗中空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域的区域面积，计算空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域的区域面积的比值；测量所述目标图像中玉米果穗沿着穗长方向排列的行数，得到所述目标图像中玉米果穗的穗行数；统计所述目标图像中玉米果穗每一个穗行中玉米粒的数量，将各穗行玉米粒的数量平均值作为所述目标图像中玉米果穗的行粒数；测量所述目标图像中玉米果穗中部区域的直径平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的穗直径；测量所述目标图像中玉米果穗中部区域的周长平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的穗周长；测量所述目标图像中玉米果穗中部区域中，位于分割的正常区域中的各玉米粒的宽度，计算中部区域中属于正常区域的玉米粒的宽度平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的粒宽度；测量所述目标图像中玉米果穗中部区域中，位于分割的正常区域中的各玉米粒的厚度，计算中部区域中属于正常区域的玉米粒的厚度平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的粒厚度；所述中部区域为自所述目标图像中玉米果穗的穗基部到穗顶端间的中点向穗基部和穗顶端延伸得到的玉米果穗中段上的区域，玉米果穗中段的长度为穗长的三分之一。
16.作为本发明所述的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统的一种优选方案，其中：所述分析模块包括，获取对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照的目标图像，包括，获取对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照的照片，对拍照的照片进行裁切和拼接得到所述目标图像。
17.作为本发明所述的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统的一种优选方案，其中：所述显示模块包括，若接收到显示所述目标图像中玉米果穗性状的指令，显示测量的所述目标图像中玉米果穗的病害籽粒数、瘪粒籽粒数、正常籽粒数、穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、穗直径、穗周长、粒宽度、粒厚度，以及所述目标图像中玉米果穗的空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域的区域面积的比值。
18.本发明的有益效果：本发明通过换气模块和调节模块可以更好地智能控制玉米种植防护棚换气和调节光照，省时省力，提升玉米种植效益；同时，通过分析模块利用机器学习得到对玉米果穗的图像进行区域分割的分割模型和对籽粒进行统计的计数模型，结合这两个模型实现了对玉米种植防护棚内玉米果穗性状的自动测量，提高了对玉米种植防护棚内玉米果穗性状分析的效率，实现了对各性状的精准测量。结合图像处理技术和机器学习，实现了对玉米种植防护棚内玉米果穗批量快速的性状测量，分割模型和计数模型均由大量
样本进行训练得到，保证了通过这两个样本进行性状测量的数据准确性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
20.图1是本发明实施例提供的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚方法的流程图
21.图2是本发明实施例提供的一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚系统的结构框图。
具体实施方式
22.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
23.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
24.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
25.本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
26.同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.实施例1
29.参照图1，为本发明的第一个实施例，提供了一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法。
30.本发明提供的换气模块以及调节模块的换气和光照调节方法如下：
31.s101，配置环境检测器参数，构建玉米种植防护棚环境数据库，将检测环境数据存入玉米种植防护棚环境数据库；通过环境检测器获取玉米种植防护棚内的环境数据，所述玉米种植防护棚中设有导轨，以及所述玉米种植防护棚之间设有导轨，所述环境检测器设有滑轨。
32.s102，玉米种植防护棚内的环境数据包括玉米种植防护棚内过去时间段的历史环境数据，基于所述历史环境数据预测玉米种植防护棚未来时间段的预测环境数据。
33.将玉米种植防护棚过去时间段的所述历史环境数据、未来时间段的玉米种植防护棚的基本信息、未来时间段的玉米种植防护棚外环境信息输入机器学习模型，机器学习模型的类型可以是深度神经网络(deepneuralnetworks)输出未来时间段各种环境指标所处的环境值范围。
34.其中，所述基本信息包括种植种类、玉米种植防护棚面积、玉米种植防护棚高度；历史环境数据对应不同的权重，所述权重与所述历史环境数据对应的过去时间段距离未来时间段负相关。
35.模型输入的多个时间段中每一个个的环境数据可以对应不同的权重；不同时间段的环境数据对应的权重之和可以是1；例如，模型输入了3个时间段的环境数据，3个时间段对应的环境数据分别为i、ii、iii，i的权重为0.5、ii的权重为0.3、iii的权重为0.2。
36.可以对输入模型的环境数据进行权重设置，具体地，可以根据环境数据的来源确定环境数据的权重；例如，不同时间段的环境数据可能来源于环境检测器，可能来源于预测；来源于环境检测器的环境数据的权重大于来源于预测的环境数据的权重。
37.可以结合未来多个时间段的一一对应的多个预测结果确定当前时间是否换气和调节光照；多个预测结果的权重之和可以为1，未来时间段越接近当前时间，对应的预测结果的权重越高。
38.可以结合未来至少一个时间段中每一个个预测结果的权重，以及每一个个预测结果确定的是否换气的判断结果，和预设阈值的关系来确定是否换气和调节光照。
39.s103，基于所述预测环境数据确定是否对玉米种植防护棚进行换气以及调节光照；基于需要换气以及调节光照的确定结果，生成指令，指示换气装置中的电控阀门开启换气口进行换气，并指示光照调节装置进行光照调节。
40.本发明提供的环境检测器内设有环境传感器。
41.基于所述环境检测器的滑轨在所述导轨上移动，确定所述玉米种植防护棚内的环境数据，其中，对于所述玉米种植防护棚中，所述玉米种植防护棚内的环境数据基于所述玉米种植防护棚中不同位置的环境数据确定。
42.本发明提供的分析模块的分析方法如下：
43.获取对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照的目标图像；对目标图像进行去噪，增强图像的清晰度(增强处理)；通过预先训练的分割模型分割出所述目标图像中的背景区域和所述目标图像中玉米果穗上的秃尖区域、空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域。
44.通过预先训练的计数模型统计出所述玉米种植防护棚内玉米果穗中病害区域的病害籽粒数、所述瘪粒区域的瘪粒籽粒数和所述正常区域的正常籽粒数。
45.实施例2
46.参照图2，为本发明的第二个实施例，该实施例提供了一种能换气和调节光照的玉
米种植用防护棚的系统，包括：二氧化碳检测模块1、温湿度检测模块2、光照强度检测模块3、中央控制模块4、换气模块5、调节模块6、分析模块7、显示模块8。
47.二氧化碳检测模块1，与中央控制模块4连接，用于检测玉米种植用防护棚内二氧化碳浓度。
48.温湿度检测模块2，与中央控制模块4连接，用于检测玉米种植用防护棚内温湿度。
49.光照强度检测模块3，与中央控制模块4连接，用于检测玉米种植用防护棚内光照强度。
50.中央控制模块4，与二氧化碳检测模块1、温湿度检测模块2、光照强度检测模块3、换气模块5、调节模块6、分析模块7、显示模块8连接，用于控制各个模块正常工作。
51.换气模块5，与中央控制模块4连接，用于对玉米种植用防护棚进行换气。
52.调节模块6，与中央控制模块4连接，用于调节玉米种植用防护棚内光照强度。
53.分析模块7，与中央控制模块4连接，用于对防护棚内玉米果穗性状进行分析。
54.显示模块8，与中央控制模块4连接，用于显示二氧化碳浓度、温湿度、光照强度、分析结果。
55.本发明提供的正常区域为玉米种植防护棚内玉米果穗中饱满无病害的玉米粒所在的区域。
56.所述分割模型的训练方法包括：
57.获取若干对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照得到的图像，作为第一输入样本，预先采用不同颜色标记出每一个第一输入样本中的背景区域，以及玉米果穗上的秃尖区域、空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域，得到第一输出样本。
58.将每一个第一输入样本和与该第一输入样本对应的第一输出样本作为一组第一训练样本，通过若干组第一训练样本利用全卷积神经网络进行训练，得到所述分割模型。
59.本发明提供的计数模型的训练方法包括，获取若干预先分割出了玉米果穗中的病害区域、瘪粒区域和正常区域的图像，作为第二输入样本，对每一个第二输入样本，预先分别对该第二输入样本中的病害区域、瘪粒区域和正常区域中的玉米籽粒进行打点标记，并基于打点标记得到的打点图和二维高斯分布概率密度图得到点分布密度图，将该点分布密度图作为第二输出样本。
60.将每一个第二输入样本和与该第二输入样本对应的第二输出样本作为一组第二训练样本，通过若干组第二训练样本利用随机森林模型进行训练，得到所述计数模型。
61.本发明提供的在通过所述分割模型分割出所述目标图像中的背景区域和所述目标图像中玉米果穗上的秃尖区域、空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域后，还包括：
62.测量所述目标图像中玉米果穗从穗基部到穗顶端的长度，得到所述目标图像中玉米果穗的穗长；
63.测量所述目标图像中玉米果穗秃尖区域的长度，得到所述目标图像中玉米果穗的秃尖长；
64.测量所述目标图像中玉米果穗中空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域的区域面积，计算空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域的区域面积的比值；
65.测量所述目标图像中玉米果穗沿着穗长方向排列的行数，得到所述目标图像中玉米果穗的穗行数；
66.统计所述目标图像中玉米果穗每一个穗行中玉米粒的数量，将各穗行玉米粒的数量平均值作为所述目标图像中玉米果穗的行粒数；
67.测量所述目标图像中玉米果穗中部区域的直径平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的穗直径；
68.测量所述目标图像中玉米果穗中部区域的周长平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的穗周长；
69.测量所述目标图像中玉米果穗中部区域中，位于分割的正常区域中的各玉米粒的宽度，计算中部区域中属于正常区域的玉米粒的宽度平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的粒宽度；
70.测量所述目标图像中玉米果穗中部区域中，位于分割的正常区域中的各玉米粒的厚度，计算中部区域中属于正常区域的玉米粒的厚度平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的粒厚度；
71.其中，所述中部区域为自所述目标图像中玉米果穗的穗基部到穗顶端间的中点向穗基部和穗顶端延伸得到的玉米果穗中段上的区域，玉米果穗中段的长度为穗长的三分之一。
72.本发明提供的分析模块包括，
73.获取对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照的目标图像，包括：
74.获取对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照的照片，对拍照的照片进行裁切和拼接得到所述目标图像。
75.本发明提供的显示模块包括，
76.若接收到显示所述目标图像中玉米果穗性状的指令，显示测量的所述目标图像中玉米果穗的病害籽粒数、瘪粒籽粒数、正常籽粒数、穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、穗直径、穗周长、粒宽度、粒厚度，以及所述目标图像中玉米果穗的空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域的区域面积的比值。
77.实施例3
78.为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
79.本发明工作时，首先，通过二氧化碳检测模块1检测玉米种植用防护棚内二氧化碳浓度；通过温湿度检测模块2检测玉米种植用防护棚内温湿度；通过光照强度检测模块3检测玉米种植用防护棚内光照强度；其次，中央控制模块4通过换气模块5对玉米种植用防护棚进行换气；通过调节模块6调节玉米种植用防护棚内光照强度；然后，通过分析模块7对防护棚内玉米果穗性状进行分析；最后，通过显示模块8显示二氧化碳浓度、温湿度、光照强度、分析结果。
80.本发明通过换气模块和调节模块可以更好地智能控制玉米种植防护棚换气和调节光照，省时省力，提升玉米种植效益；同时，通过分析模块利用机器学习得到对玉米种植防护棚内玉米果穗的图像进行区域分割的分割模型和对籽粒进行统计的计数模型，结合这两个模型实现了对玉米种植防护棚内玉米果穗性状的自动测量，提高了对玉米种植防护棚内玉米果穗性状分析的效率，实现了对各性状的精准测量。结合图像处理技术和机器学习，实现了对玉米种植防护棚内玉米果穗批量快速的性状测量，分割模型和计数模型均由大量
样本进行训练得到，保证了通过这两个样本进行性状测量的数据准确性。
81.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
82.功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
83.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
84.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
85.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
86.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法，其特征在于，包括，基于环境检测器参数设置，构建玉米种植防护棚环境数据库；基于历史环境数据以及未来时间段的环境信息构建机器学习；基于环境检测数据判断玉米防护棚是否需要换气和调节光照。2.如权利要求1所述一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法，其特征在于，所述基于环境检测器参数设置，构建玉米种植防护棚环境数据库包括，将检测环境数据存入玉米种植防护棚环境数据库；所述玉米种植防护棚中设有导轨，以及所述玉米种植防护棚之间设有导轨，所述环境检测器设有滑轨；所述玉米种植防护棚内的环境数据包括玉米种植防护棚内过去时间段的历史环境数据，基于历史环境数据预测玉米种植防护棚未来时间段的预测环境数据。3.如权利要求2所述一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法，其特征在于，所述环境检测器获取玉米种植防护棚内的环境数据包括，所述环境检测器的滑轨在导轨上移动，用来收集玉米种植防护棚内的环境数据；玉米种植防护棚内的环境数据是根据玉米种植防护棚中不同位置的环境数据来确定。4.如权利要求2所述一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法，其特征在于，所述基于历史环境数据预测玉米种植防护棚未来时间段的预测环境数据包括，玉米种植防护棚过去时间段的所述历史环境数据；玉米种植防护棚未来时间段的基本信息；将玉米种植防护棚过去时间段的所述历史环境数据、未来时间段的玉米种植防护棚的基本信息、未来时间段的玉米种植防护棚外环境信息输入机器学习模型，输出未来时间段各种环境指标所处的环境值范围，其中，所述基本信息包括种植种类、玉米种植防护棚面积、玉米种植防护棚高度；历史环境数据对应不同的权重，所述权重与所述历史环境数据对应的过去时间段距离未来时间段负相关；基于所述预测环境数据确定是否对玉米种植防护棚进行换气以及调节光照；基于需要换气以及调节光照的确定结果，生成指令，指示换气装置中的电控阀门开启换气口进行换气，并指示光照调节装置进行光照调节。5.一种采用如权利要求1～4任一所述能换气和调节光照的玉米种植用防护棚方法的系统，其特征在于：包括，二氧化碳检测模块、温湿度检测模块、光照强度检测模块、中央控制模块、换气模块、调节模块、分析模块、显示模块；二氧化碳检测模块，与中央控制模块连接，用于检测玉米种植用防护棚内二氧化碳浓度；温湿度检测模块，与中央控制模块连接，用于检测玉米种植用防护棚内温湿度；光照强度检测模块，与中央控制模块连接，用于检测玉米种植用防护棚内光照强度；中央控制模块，与二氧化碳检测模块、温湿度检测模块、光照强度检测模块、换气模块、调节模块、分析模块、显示模块连接，用于控制各个模块正常工作；换气模块，与中央控制模块连接，用于对玉米种植用防护棚进行换气；调节模块，与中央控制模块连接，用于调节玉米种植用防护棚内光照强度；
分析模块，与中央控制模块连接，用于对防护棚内玉米果穗性状进行分析；显示模块，与中央控制模块连接，用于显示二氧化碳浓度、温湿度、光照强度、分析结果。6.如权利要求5所述一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统，其特征在于，所述分析模块包括，获取对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照的目标图像；对目标图像进行去噪，增强图像的清晰度(增强处理)；通过预先训练的分割模型分割出所述目标图像中的背景区域和所述目标图像中玉米果穗上的秃尖区域、空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域；通过预先训练的计数模型统计出玉米种植防护棚内玉米果穗中病害区域的病害籽粒数、瘪粒区域的瘪粒籽粒数和正常区域的正常籽粒数。7.如权利要求6所述一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统，其特征在于，所述分割模型的训练方法包括，获取若干对玉米果穗进行拍照得到的图像，作为第一输入样本，预先采用不同颜色标记出每一个第一输入样本中的背景区域，以及玉米果穗上的秃尖区域、空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域，得到第一输出样本；将每一个第一输入样本和与该第一输入样本对应的第一输出样本作为一组第一训练样本，通过若干组第一训练样本利用全卷积神经网络进行训练，得到所述分割模型；所述计数模型的训练方法包括，通过人工预先分割出了玉米种植防护棚内玉米果穗中的病害区域、瘪粒区域和正常区域的图像，作为第二输入样本，对每一个第二输入样本，预先分别对该第二输入样本中的病害区域、瘪粒区域和正常区域中的玉米籽粒进行打点标记，并基于打点标记得到的打点图和二维高斯分布概率密度图得到点分布密度图，将该点分布密度图作为第二输出样本；将每一个第二输入样本和与该第二输入样本对应的第二输出样本作为一组第二训练样本，通过若干组第二训练样本利用随机森林模型进行训练，得到所述计数模型。8.如权利要求7所述一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统，其特征在于，所述在通过分割模型分割出目标图像中的背景区域和目标图像中玉米果穗上的秃尖区域、空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域后，还包括，测量所述目标图像中玉米果穗从穗基部到穗顶端的长度，得到所述目标图像中玉米果穗的穗长；测量所述目标图像中玉米果穗秃尖区域的长度，得到所述目标图像中玉米果穗的秃尖长；测量所述目标图像中玉米果穗中空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域的区域面积，计算空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域的区域面积的比值；测量所述目标图像中玉米果穗沿着穗长方向排列的行数，得到所述目标图像中玉米果穗的穗行数；统计所述目标图像中玉米果穗每一个穗行中玉米粒的数量，将各穗行玉米粒的数量平均值作为所述目标图像中玉米果穗的行粒数；测量所述目标图像中玉米果穗中部区域的直径平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的穗直径；
测量所述目标图像中玉米果穗中部区域的周长平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的穗周长；测量所述目标图像中玉米果穗中部区域中，位于分割的正常区域中的各玉米粒的宽度，计算中部区域中属于正常区域的玉米粒的宽度平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的粒宽度；测量所述目标图像中玉米果穗中部区域中，位于分割的正常区域中的各玉米粒的厚度，计算中部区域中属于正常区域的玉米粒的厚度平均值，得到所述目标图像中玉米果穗的粒厚度；所述中部区域为自所述目标图像中玉米果穗的穗基部到穗顶端间的中点向穗基部和穗顶端延伸得到的玉米果穗中段上的区域，玉米果穗中段的长度为穗长的三分之一。9.如权利要求8所述一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统，其特征在于，所述分析模块包括，获取对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照的目标图像，获取对玉米种植防护棚内玉米果穗进行拍照的照片，对拍照的照片进行裁切和拼接得到所述目标图像。10.如权利要求9所述一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的系统，其特征在于，所述显示模块包括，若接收到显示所述目标图像中玉米果穗性状的指令，显示测量的所述目标图像中玉米果穗的病害籽粒数、瘪粒籽粒数、正常籽粒数、穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、穗直径、穗周长、粒宽度、粒厚度，以及所述目标图像中玉米果穗的空粒区域、病害区域、瘪粒区域和正常区域的区域面积的比值。

技术总结
本发明属于玉米种植技术领域，公开了一种能换气和调节光照的玉米种植用防护棚的方法及系统，所述能调换气和调节光照的玉米种植用防护棚包括：二氧化碳检测模块、温湿度检测模块、光照强度检测模块、中央控制模块、换气模块、调节模块、分析模块、显示模块。本发明通过换气模块和调节模块可以更好地智能控制玉米种植防护棚换气和光照调节，省时省力，提升玉米种植效益；同时，通过分析模块实现了对各性状的精准测量。结合图像处理技术和机器学习，实现了对玉米种植防护棚内玉米果穗批量快速的性状测量，分割模型和计数模型均由大量样本进行训练得到，保证了通过这两个样本进行性状测量的数据准确性。测量的数据准确性。测量的数据准确性。


技术研发人员：李广浩 李薇 梁毓文 孙浩涵 郭剑 陆大雷
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/14