基于深度學(xué)習(xí)的平菇菌蓋生長(zhǎng)數(shù)據(jù)測(cè)量研究

白冰 盧闖 侯曉磊 馬世宇 楊鎮(zhèn)

摘要：蘑菇產(chǎn)業(yè)對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)需求高，監(jiān)測(cè)蘑菇生長(zhǎng)數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)宏觀調(diào)控蘑菇。利用點(diǎn)云相機(jī)獲取蘑菇子實(shí)體點(diǎn)云圖像，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行點(diǎn)云分割并計(jì)算蘑菇菌蓋生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，與采樣時(shí)人工測(cè)量的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)作對(duì)比，驗(yàn)證并提出一種實(shí)時(shí)測(cè)量蘑菇菌蓋尺寸的方法，可計(jì)算獲得蘑菇最優(yōu)生長(zhǎng)曲線并為溫室環(huán)境調(diào)控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：蘑菇;生長(zhǎng)數(shù)據(jù);點(diǎn)云;深度學(xué)習(xí);平菇

中圖分類(lèi)號(hào)：S646.1+1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2022）03-0010-03

近年來(lái)，全球性氣候變化異常，導(dǎo)致農(nóng)作物質(zhì)量和產(chǎn)量下降。為了減少氣候變化對(duì)蘑菇產(chǎn)量帶來(lái)的影響，智能溫室正在得到越來(lái)越多地應(yīng)用，其發(fā)展得益于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟。在設(shè)施蘑菇產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，如果掌握了蘑菇的最優(yōu)生長(zhǎng)條件，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)其生長(zhǎng)環(huán)境的自動(dòng)控制。在此背景下，準(zhǔn)確獲得蘑菇的實(shí)時(shí)生長(zhǎng)數(shù)據(jù)尤為重要。平菇是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、經(jīng)濟(jì)效益好的農(nóng)產(chǎn)品，對(duì)其菌蓋生長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可計(jì)算獲得蘑菇最優(yōu)生長(zhǎng)曲線并為溫室環(huán)境調(diào)控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 設(shè)備與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

使用點(diǎn)云相機(jī)采集生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，型號(hào)為RVC-X2 E10 3D;計(jì)算機(jī)CPU型號(hào)為AMD-3950X，雙路RTX 2080 Super，其雙目模式下主要參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前廣泛采樣，隨機(jī)選取50 個(gè)不同生長(zhǎng)時(shí)期的平菇進(jìn)行相機(jī)測(cè)量及人工測(cè)量，標(biāo)注對(duì)比計(jì)算。首先使用點(diǎn)云相機(jī)采集平菇點(diǎn)云信息，如圖1所示，然后運(yùn)用PointCNN算法對(duì)點(diǎn)云圖像進(jìn)行分割。點(diǎn)云是一種無(wú)序的三維模型，而PointCNN屬于一種基于人工智能的深度學(xué)習(xí)算法，其基本思想是學(xué)習(xí)點(diǎn)云局部區(qū)域的空間特征并通過(guò)全連接層對(duì)其進(jìn)行整理。……