基于Kinect相机的穴盘苗生长过程无损监测方法

王纪章 顾容榕 孙 力 张 运

(江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室， 镇江 212013)

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随着现代设施农业的发展，蔬菜集约化生产规模不断扩大，集中化育苗已成为必然趋势。穴盘育苗成本低、运输方便、效率高，对促进蔬菜产业的机械化、规模化和可持续发展具有重要意义[1]。穴盘苗的发芽率和形态参数可以为幼苗培育和生长环境参数调控提供参考依据。通过对穴盘苗生长特性的无损监测，实现幼苗生长过程监测和形状评估，对提高工厂化育苗的自动化和智能化水平具有重要意义[2-3]。

目前，研究人员将机器视觉、光谱等技术应用于高通量作物表型，实现了作物生理生态信息的自主监测、分析和应用[4-7]。如文献[8]的研究表明，对幼苗进行定量生长分析是监测幼苗生长的常用方法，定量生长分析形成一个反馈回路，可以控制植物灌溉、施肥，以及环境温度和湿度。文献[9]通过获取不同营养处理的幼苗彩色图像，利用参照物法计算幼苗叶片的投影面积。文献[10]采用传统的手动测量方法测量幼苗的质量和面积，具有侵入性和破坏性，既费时又容易出错。在穴盘苗移栽时，利用机器视觉技术可以识别穴盘孔内是否有幼苗、幼苗是否损坏，并且可对幼苗健康状况进行监测[11]。但是，由于缺乏对从发芽至移栽整个过程的监测和管理，导致穴盘苗的漏苗、徒长、病变等问题，给后续机械化移栽作业带来不便。此外，对幼苗的评价指标单一，仅根据株高[12-13]、茎粗[14]和叶面积[15-16]等单一指标无法综合判断幼苗的健康状况。……