一种基于计算机视觉的害虫实时监控装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农业工程技术领域，尤其涉及一种基于计算机视觉的害虫实时监控装置及方法。
【背景技术】
[0002]中国是一个农业大国，农田害虫的监测、虫情灾害的统计预报工作十分重要。若监测预报准确及时，就可及早控制害虫、减少农药用量、避免农作物遭受重大损失。传统方法中一般是通过有经验的农民和昆虫分类专家对害虫进行识别，但人工识别劳动强度大、效率低。
[0003]因此，开发一些智能化无线害虫远程自动监测装置，将有助于提高昆虫识别与计数的准确率和效率，减少虫害带来的损失，进而促进精准农业的实施，提高昆虫知识的科普水平。
[0004]现有技术中，一般是在对害虫进行诱捕的基础上实现对害虫的识别和远程监测。目前，在基于计算机视觉的大田虫情监控中，可以对害虫种类进行识别和害虫进行计数，是一种常用的远程监控技术。
[0005]基于计算机视觉的大田虫情监控技术需要采集大量的害虫图像作为样本，进行害虫种类的识别。目前，农业害虫样本的采集还主要依靠人工拍摄，拍摄的角度单一，不能覆盖害虫的腹部、侧面等角度，导致采集到的图像样本在智能识别中极易产生过拟合的现象；而且人工拍摄的工作量大，条件艰苦，对于一组20个图像样本的全面各角度的采集往往需要近两个小时。这些问题，给农业智能化过程中的害虫图像智能化识别研宄造成了很多困难。
【发明内容】
[0006]为了克服上述目前农业害虫图像采集困难，工作量大，样本姿态单一的问题，本发明提供了一种基于计算机视觉的害虫实时监控装置及方法。
[0007]一种基于计算机视觉的害虫实时监控装置，包括:
[0008]杀虫装置，底部设有落虫口 ；
[0009]集虫器，位于落虫口正下方；
[0010]采样通道，连接在落虫口与集虫器入口之间；
[0011]摄像头，安装在采样通道侧壁用以采集落虫的实时图像；
[0012]终端机，用于接收来自摄像头的图像并进行识别。
[0013]所述采样通道由三块侧板围成空心的三棱柱状，所述摄像头安装在其中一侧板上，另外两块侧板的内壁为镜面。
[0014]害虫经杀虫装置诱杀后，经采样通道落入集虫器中。死虫在通过采样通道的过程中，被安装在采样通道侧壁的摄像头采集图像，采集的图像经终端机进行处理以识别死虫的种类和数目。采样通道为三棱柱状，摄像头安装在其中一个侧板上，与摄像头相对的两个侧板内部为镜面，这样摄像头既能采集死虫正对摄像头一侧的图像，又能通过两个镜面的反射，采集到死虫另一侧的图像，可全面、多角度的对死虫进行图像采集。
[0015]在摄像头的安装处设有包围摄像头的透明挡板，使摄像头保持清洁。透明挡板的材质为硬质塑料。
[0016]作为优选，两镜面之间的夹角为45°?75。。
[0017]所述镜面处于摄像头的监控范围内。
[0018]为了保证摄像头所采集图像的效果，所述采样通道内设有光源。为了保证死虫能顺利的落入集虫器内，所述光源为LED环状光源。为提高照明效果，镜面的上方和下方均设有上述环状光源。
[0019]采样通道的下端连接集虫器，所述集虫器包括:
[0020]固定在采样通道底部的壳体，
[0021]安装在壳体中将壳体分隔为上下两个腔室的透气板；
[0022]设置在下腔室内的引风机，用以在上腔室内形成负压；
[0023]位于上腔室内与所述采样通道的出口相对接的落虫盒，该落虫盒上设有负压引流孔。
[0024]集虫器分为上下两个腔室，中间由透气板隔开，下腔室内的引风机使整个装置内形成负压状态，使死虫能顺利的从杀虫装置经采样通道进入落虫盒，而避免死虫在杀虫装置上粘连，同时也保持采样通道的畅通。
[0025]所述终端机与摄像头之间无线通信。
[0026]本发明还提供了一种基于上述害虫实时监控装置的实时监控方法，包括:
[0027]利用所述杀虫装置诱杀害虫；
[0028]死虫经落至采样通道落入集虫器，在死虫下落过程中通过摄像头采集落虫的实时图像；
[0029]所述终端机接收来自各摄像头的图像并进行识别。
[0030]本发明的摄像头为高速摄像头，对经过采样通道的死虫拍摄视频进行图像采集，采集的图像经无线传输给终端机，经终端机处理并识别死虫的种类。
[0031]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0032]经杀虫装置诱杀的害虫，在经过三棱柱状的采样通道时，通过设在采样通道内部上的镜面的反射作用，摄像头可以对死虫进行多方位全面的进行图像采集。本发明能够自动捕捉到害虫多姿态的图像样本，解决了人工采集样本的角度比较单一，工作量较大等问题。
【附图说明】
[0033]图1为本发明基于计算机视觉的害虫实时监控装置的结构示意图；
[0034]图2为图1的局部放大图；
[0035]图3为本发明的采样通道的结构示意图；
[0036]图4为本发明的集虫器的结构示意图。
[0037]其中，1、杀虫灯；2、采样通道；21、镜面；22、LED环状光源；23、透明挡板；24、摄像口 ；3、摄像头；4、集虫器；41、落虫盒；42、引风机；5、图像处理终端。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
[0039]如图1所示，一种基于计算机视觉的害虫实时监控装置，包括杀虫灯1、采样通道
2、摄像头3、集虫器4、图像处理终端5。
[0040]本实施例中的杀虫灯I为频振式太阳能杀虫灯，直接以太阳能为能源。频振式太阳能杀虫灯下端的集虫盘的出口与采样通道2的上端开口相连，采样通道2下端开口与集虫器4相连。各个连接处可以通过螺纹或其他现有的技术连接，本实施例为了安装方便，各个部件的接口处设计成可以相互匹配的形状(各个连接处的横截面为圆形、椭圆形等比较规则的形状)，通过抱箍式的连接扣连接。
[0041]采样通道的侧壁上设有高速摄像头3，可以对通过采样通道2的死虫进行录像，拍摄的图像资料通过无线或有限传输到图像处理终端5，经图像处理终端5对害虫图像进行处理、识别。
[0042]如图2和图3所示，采样通道2由三块侧板围成空心的三棱柱状，一块侧板上开设有摄像口 24，摄像头3通过摄像口 24伸入到采样通道2内部，侧板该处的内壁上设有透明挡板23(可以为透明塑料或玻璃)，将摄像头3包围，以免采样通道2内的害虫污染摄像头3，影响拍摄效果。与摄像头3相对的另两块侧板上设有镜面21，镜面21处于摄像头3的监控范围内，两镜面21之间的夹角为60°，这样，被杀虫灯I杀死的害虫进过采样通道2时，进过镜面21的反射作用，摄像头3可以拍摄下害虫全方位的图像信息。为了增强摄像头3的拍摄效果，镜面21的上方和下方分别设有LED环状光源22。
[0043]摄像头3和控制器电连接。控制器固定在采样通道的外壁上，控制器上设有内存卡和无线网卡。控制器的芯片对摄像头3拍摄的视频进行处理，提取有害虫图像的视频帧，截取害虫的图像，通过内存卡存储起来。内存卡内的图像信息通过数据接口现场导出或者无线网卡传输给图像处理终端5。
[0044]采样通道2的下端与集虫器4相连。如图4所示，集虫器4由壳体围成上、下两个腔室，两个腔室之间由透气板隔开。下腔室内设有引风机42，用以使杀虫灯1、采样通道2、上腔室内形成负压；上腔室内设有与采样通道2的出口相对的落虫盒41，落虫盒41的上盒壁上开设有负压引流孔。由于引风机42的作用，在相连的杀虫灯1、采样通道2、集虫盒的内部形成负压，避免死虫粘连在杀虫灯I上，并保证死虫能顺利通过采样通道2而不堵塞。死虫落入落虫盒41的底部，而落虫盒41的负压引流孔开设在上盒壁上，使负压引流孔不被死虫堵塞，保证了落虫盒41内能正常形成负压。
[0045]一种基于上述害虫实时监控装置的实时监控方法为:利用上述杀虫灯I诱捕害虫，被诱捕的害虫经采样通道2落入集虫器4内。在死虫通过采样通道2时，摄像头3对其拍摄视频，拍摄的视频经芯片处理，提取有害虫图像的视频帧，截取害虫的图像，截取的图像经图像处理终端5处理并进行害虫种类的识别。
[0046]图像处理终端5可以利用现有的图像处理和识别技术对采集到的害虫图像进行处理和识别。
[0047]以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于计算机视觉的害虫实时监控装置，其特征在于，包括: 杀虫装置，底部设有落虫口 ； 集虫器，位于落虫口正下方； 采样通道，连接在落虫口与集虫器入口之间； 摄像头，安装在采样通道侧壁用以采集落虫的实时图像； 终端机，用于接收来自摄像头的图像并进行识别。2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的害虫实时监控装置，其特征在于，所述采样通道由三块侧板围成空心的三棱柱状，所述摄像头安装在其中一侧板上，另外两块侧板的内壁为镜面。3.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的害虫实时监控装置，其特征在于，两镜面之间的夹角为45°?75°。4.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的害虫实时监控装置，其特征在于，所述镜面处于摄像头的监控范围内。5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的害虫实时监控装置，其特征在于，所述采样通道内设有光源。6.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的害虫实时监控装置，其特征在于，所述集虫器包括: 固定在采样通道底部的壳体； 安装在壳体中将壳体分隔为上下两个腔室的透气板； 设置在下腔室内的引风机，用以在上腔室内形成负压； 位于上腔室内与所述采样通道的出口相对接的落虫盒，该落虫盒上设有负压引流孔。7.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的害虫实时监控装置，其特征在于，所述终端机与摄像头之间无线通信。8.一种基于权利要求1?7任一项所述的害虫实时监控装置的实时监控方法，其特征在于，包括: 利用所述杀虫装置诱杀害虫； 死虫经落至采样通道落入集虫器，在死虫下落过程中通过摄像头采集落虫的实时图像； 所述终端机接收来自各摄像头的图像并进行识别。
【专利摘要】本发明公开了一种基于计算机视觉的害虫实时监控装置及方法，其中装置包括：杀虫装置，底部设有落虫口；集虫器，位于落虫口正下方；采样通道，连接在落虫口与集虫器入口之间；摄像头，安装在采样通道侧壁用以采集落虫的实时图像；终端机，用于接收来自摄像头的图像并进行识别。本发明解决了目前农业害虫图像采集困难、工作量大、样本姿态单一的问题。
【IPC分类】A01M1/04, H04N7/18
【公开号】CN104902228
【申请号】CN201510249053
【发明人】鲍一丹, 杨国国, 刘子毅
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日