用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统及方法与流程

本技术涉及农业种植舱，且更为具体地，涉及一种用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统及方法。

背景技术：

1、随着现代农业技术的快速发展，精准农业已成为农业种植领域的重要趋势。农业种植舱是一种创新的农业生产方式，利用先进的技术和环境控制，使作物在封闭的空间内生长。农业种植舱集成了多种控制系统，可以精确控制舱内温度、湿度、光照、二氧化碳含量等环境参数，在不受外部气候条件影响的情况下全年生产各种作物，为农业生产提供了更高效、更稳定的方式。

2、在农业种植舱的管理中，水溶肥的精确配比对于提高作物产量和品质至关重要。然而，传统的水溶肥配置方法主要依赖于种植者的经验和定时定量的施肥模式，这种方法无法根据作物生长的实时状态进行精准调整，往往难以准确满足作物在不同生长阶段对养分的实际需求，从而导致养分过剩或不足，影响作物生长。

3、因此，期待一种用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统及方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提出了本技术。本技术的实施例提供了一种用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统及方法，其采用基于深度学习的计算机视觉技术对作物的当前生长状态图像进行图像分析，提取出作物当前生长状态图像的深层特征和浅层特征，并通过对其深层特征和浅层特征进行语义融合以获取作物当前生长状态的全面表征，从而智能生成水溶肥方案，以此来配置水溶肥以满足作物生长的实时需求。这样，可以有效提高水溶肥的利用率，促进作物的生长发育，并减少对人工的依赖，降低管理成本，提高农业种植舱的管理效率。

2、相应地，根据本技术的一个方面，提供了一种用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统，其包括：

3、作物生长状态监测模块，用于获取由摄像头采集的作物当前生长状态图像；

4、深浅特征提取模块，用于对所述作物当前生长状态图像进行深浅特征提取以得到作物生长状态浅层特征图和作物生长状态深层特征图；

5、多尺度特征语义关联融合模块，用于对所述作物生长状态深层特征图进行特征强化后与所述作物生长状态浅层特征图进行语义关联融合以得到作物生长状态多尺度融合特征图；

6、水溶肥方案生成模块，用于基于所述作物生长状态多尺度融合特征图，生成推荐水溶肥方案；

7、水溶肥配置模块，用于基于所述推荐水溶肥方案来配置水溶肥。

8、在上述用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统中，所述深浅特征提取模块，用于：将所述作物当前生长状态图像输入基于双向金字塔网络的作物生长状态多尺度特征提取器以得到所述作物生长状态浅层特征图和所述作物生长状态深层特征图。

9、在上述用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统中，所述多尺度特征语义关联融合模块，包括：多尺度感知强化单元，用于将所述作物生长状态深层特征图输入特征多尺度感知强化模块以得到感知强化作物生长状态深层特征图；语义关联掩码融合单元，用于将所述作物生长状态浅层特征图和所述感知强化作物生长状态深层特征图输入语义关联掩码融合模块以得到所述作物生长状态多尺度融合特征图。

10、在上述用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统中，所述多尺度感知强化单元，包括：低频检测子单元，用于将所述作物生长状态深层特征图输入所述特征多尺度感知强化模块的低频检测分支以得到作物生长状态局部低频激活深层特征向量；精简压缩子单元，用于将所述作物生长状态深层特征图输入所述特征多尺度感知强化模块的精简压缩分支以得到作物生长状态精简压缩深层特征图；感受野扩张全局感知子单元，用于将所述作物生长状态深层特征图输入所述特征多尺度感知强化模块的全局空间扩张感知分支以得到作物生长状态感受野扩张全局激活深层特征矩阵；全局特征通道调制子单元，用于将所述作物生长状态感受野扩张全局激活深层特征矩阵与所述作物生长状态精简压缩深层特征图的沿通道维度的各个特征矩阵进行按位置点乘以得到通道调制作物生长状态全局深层特征图；局部特征通道调制子单元，用于将所述作物生长状态局部低频激活深层特征向量中的各个特征值作为权重，对所述作物生长状态精简压缩深层特征图的沿通道维度的各个特征矩阵进行点乘以得到通道调制作物生长状态局部低频深层特征图；多尺度融合子单元，用于将所述通道调制作物生长状态全局深层特征图和所述通道调制作物生长状态局部低频深层特征图进行按位置相加以得到作物生长状态多尺度融合深层特征图；多尺度融合特征感受野扩张子单元，用于对所述作物生长状态多尺度融合深层特征图进行空洞卷积编码以得到所述感知强化作物生长状态深层特征图。

11、在上述用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统中，所述低频检测子单元，用于：对所述作物生长状态深层特征图进行点卷积处理以得到作物生长状态通道压缩深层特征图；对所述作物生长状态通道压缩深层特征图进行全局均值池化以得到作物生长状态局部低频深层特征向量；对所述作物生长状态局部低频深层特征向量进行非线性激活以得到所述作物生长状态局部低频激活深层特征向量。

12、在上述用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统中，所述精简压缩子单元，用于：对所述作物生长状态深层特征图进行点卷积处理以得到所述作物生长状态精简压缩深层特征图。

13、在上述用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统中，所述感受野扩张全局感知子单元，用于：对所述作物生长状态深层特征图进行空洞卷积编码以得到作物生长状态感受野扩张深层特征图；对所述作物生长状态感受野扩张深层特征图进行点卷积处理以得到作物生长状态感受野扩张全局深层特征矩阵；对所述作物生长状态感受野扩张全局深层特征矩阵进行非线性激活以得到所述作物生长状态感受野扩张全局激活深层特征矩阵。

14、在上述用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统中，所述语义关联掩码融合单元，包括：深浅特征级联子单元，用于将所述作物生长状态浅层特征图和所述感知强化作物生长状态深层特征图进行级联以得到作物生长状态深浅级联特征图；语义关联特征提取子单元，用于对所述作物生长状态深浅级联特征图进行卷积处理以得到作物生长状态深浅语义关联特征向量；线性变换子单元，用于使用预定权重向量乘以所述作物生长状态深浅语义关联特征向量后加上偏置参数以得到作物生长状态深浅特征语义关联系数；激活子单元，用于将所述作物生长状态深浅特征语义关联系数通过sigmoid函数进行非线性激活处理以得到语义关联掩码值；语义关联掩码子单元，用于以所述语义关联掩码值作为第一权重参数对所述作物生长状态浅层特征图进行加权处理以得到加权作物生长状态浅层特征图，以一与所述语义关联掩码值之间的差值作为第二权重参数对所述感知强化作物生长状态深层特征图进行加权处理以得到加权感知强化作物生长状态深层特征图；特征融合子单元，用于计算所述加权作物生长状态浅层特征图和所述加权感知强化作物生长状态深层特征图的按位置相加以得到所述作物生长状态多尺度融合特征图。

15、在上述用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统中，所述水溶肥方案生成模块，用于：将所述作物生长状态多尺度融合特征图输入基于解码器的水溶肥推荐器以得到所述推荐水溶肥方案。

16、根据本技术的另一个方面，提供了一种用于农业种植舱的水溶肥智能配肥方法，其包括：

17、获取由摄像头采集的作物当前生长状态图像；

18、对所述作物当前生长状态图像进行深浅特征提取以得到作物生长状态浅层特征图和作物生长状态深层特征图；

19、对所述作物生长状态深层特征图进行特征强化后与所述作物生长状态浅层特征图进行语义关联融合以得到作物生长状态多尺度融合特征图；

20、基于所述作物生长状态多尺度融合特征图，生成推荐水溶肥方案；

21、基于所述推荐水溶肥方案来配置水溶肥。

22、与现有技术相比，本技术提供的用于农业种植舱的水溶肥智能配肥系统及方法，其采用基于深度学习的计算机视觉技术对作物的当前生长状态图像进行图像分析，提取出作物当前生长状态图像的深层特征和浅层特征，并通过对其深层特征和浅层特征进行语义融合以获取作物当前生长状态的全面表征，从而智能生成水溶肥方案，以此来配置水溶肥以满足作物生长的实时需求。这样，可以有效提高水溶肥的利用率，促进作物的生长发育，并减少对人工的依赖，降低管理成本，提高农业种植舱的管理效率。