CN103136632A

CN103136632A - 作物病情处方图生成与发布系统

Info

Publication number: CN103136632A
Application number: CN2013100388027A
Authority: CN
Inventors: 梁栋; 张东彦; 黄文江; 黄林生; 王年; 程志友; 廖同庆; 胡根生; 谢巧云
Original assignee: Anhui University
Current assignee: Anhui University
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-06-05

Abstract

本发明公开了一种作物病情处方图生成与发布系统，包括：数据获取模块，用于作物病害叶片图像采集以及采集地位置信息的记录；病情计算模块，与数据获取模块相连，用于提取作物病虫害叶片图像信息，计算病情指数、对其进行分级并储存分级结果；处方图生成模块，与上述两模块相连，根据数据获取模块获取的采集地位置信息以及病情计算模块计算的病情指数、分级结果，生成病情分布地图；处方图发布模块，与处方图生成模块相连，并连接专家数据库，将病情分布地图以及针对地图上的病情发生地的喷药指导建议传输至病情发生地管理机构。本发明系统智能、便携，能够科学、有效地指导病虫害防治工作，适宜大范围推广应用。

Description

作物病情处方图生成与发布系统

技术领域

本发明涉及病害信息化防控领域，特别是涉及一种作物病情处方图生成与发布系统。

背景技术

当前，我国农业和植保部门对病虫害发生的监测基本仍以目测手查为主，田间农药施用存在过量喷洒现状，药害事件逐年增多。植保科技人员的知识水平直接影响点/面病害指数的正确判断。当突发性病虫害出现时，以植保调查人员为主的病虫害诊断手段即会出现明显的不足。因此，利用科技手段进行农业变量喷药实施，既节省生产成本，提高作物产量，又保护农田生态环境，真正实现精准农业生产。

国内外现有技术中，大都采用笔记本电脑或掌上电脑采集植物的病虫害信息，通过远程传输、分析，从而实现植物病情诊断结果。上述以植物的群体信息为主，图像分辨率成为病情诊断结果好坏的主要因素。一些技术中有高的图像分辨率，但只能粗略反映作物感染某种病害，对于病情指数计算，仍以笼统统计为主；一部分技术中，数据采集过程复杂，且无法远程传输，诊断结果具有较大的时间延迟性，直接影响病害的及时防控；另一部分技术中，不论采集设备及后续分析都对技术人员科学素养有较高要求，不利于病情防控的及时实施。上述原因，致使农林业部门制定防治策略出现误差，造成粮食减产或食品安全隐患问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是针对目前植保部门诊断病虫害发生的监测手段以目测手查为主，提供一种便携式病情指数快速获取装置，并在此基础上生成喷药建议处方图，便于和卫星遥感监测连接进行病害防控服务。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种作物病情处方图生成与发布系统，其包括：

数据获取模块，用于作物病虫害叶片图像采集以及采集地位置信息的记录；

病情计算模块，与所述数据获取模块相连，用于提取作物病虫害叶片图像信息，计算病情指数、对其进行分级并储存分级结果；

处方图生成模块，与所述数据获取模块和病情计算模块相连，根据数据获取模块获取的采集地位置信息以及病情计算模块计算的病情指数、分级结果，生成病情分布地图；

处方图发布模块，与所述处方图生成模块相连，并连接专家数据库，将所述病情分布地图以及针对地图上的病情发生地的喷药指导建议传输至病情发生地管理机构。

其中，所述数据获取模块包括图像采集单元和全球定位系统。

其中，所述图像采集单元包括摄像头和辅助采集单元，所述摄像头设置在所述辅助采集单元内对作物病虫害叶片进行图像采集。

其中，所述辅助采集单元包括正方体外框，所述正方体外框的每条边框上设置有卡槽，通过卡槽可在相对的两条边框上可拆卸地安装叶片固定板，所述叶片固定板上设置有弹性黏贴条，以固定作物叶片。

其中，所述正方体外框的边长为1m，每条边框上开设有卡口，所述弹性黏贴条卡在所述卡口内。

其中，所述正方体外框的各边框可拆卸连接。

其中，所述病情计算模块包括处理器和集成在所述处理器上的图像处理单元，所述图像处理单元包括加载图片单元、叶片提取单元、病情计算单元、结果输出单元；所述加载图片单元与数据获取模块连接，从中调用所需图片；所述叶片提取单元根据预设的叶片距离，识别不同位置叶片，按顺序进行保存；所述病情计算单元计算每片叶片的病斑面积和整叶面积，以及病斑占整叶的百分比；所述结果输出单元按照预设的病情指数公式，计算采集叶片的病情指数，并划分级别。

其中，所述处方图发布模块中设置有无线通信单元，其通过无线通信单元向病情发生地管理机构发送信息。

其中，所述系统集成在智能手机或智能掌上电脑上。

其中，还包括SD存储卡，与上述各模块相连，用于对各个模块所获得的信息结果进行存储。

（三）有益效果

上述技术方案所提供的作物病情处方图生成与发布系统，能够运用图像手段科学计算一定面积上作物病情指数，避免因植保技术员水平良莠不齐引起的调查误差；通过病情指数生成喷药防控处方图，发布到农林业相关部门，可引导种植户做到定点定量喷药，避免了药害的发生与降低了生产成本；智能手机端的数据采集装置，物美价廉，不仅植保技术员可操作，普通种植户经简单培训也可熟练使用，在保证计算结果科学性的基础上，可以在农林业相关部门进行推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例作物病情处方图生成与发布系统的结构框图；

图2是本发明实施例中数据获取模块的辅助采集单元的外框图示；

图3是图2中外框的连接图示；

图4是图2中外框上安装叶片固定板的结构图示；

图5是图2中外框的一个表面安装好叶片固定板的图示；

图6是图2中外框上叶片固定板全部安装好之后的图示。

其中，1：外框；2：叶片固定板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本实施例作物病情处方图生成与发布系统的结构框图，参照图示，该系统包括以下部分：

数据获取模块，用于作物病虫害叶片图像采集以及采集地位置信息的记录，即获取作物病虫害叶片的高清图像和病虫害发生地信息并将所获取信息予以记录；

处方图生成模块，与所述数据获取模块和病情计算模块相连，根据数据获取模块获取的采集地位置信息以及病情计算模块计算的病情指数、分级结果，生成病情分布地图；如可在google地图上进行分布显示；

处方图发布模块，与所述处方图生成模块相连，并连接专家数据库，将所述病情分布地图以及针对地图上的病情发生地的喷药指导建议传输至病情发生地管理机构。例如，可将病情图传送到植保站或农业管理部门，并根据植保专家的防控建议事先保存喷药指导，以属性信息的形式存在；若出现突发病虫害，可以由植保专家对喷药建议进行修订后保存，进而发布防控处方图与喷药建议。

具体地，所述数据获取模块包括图像采集单元和全球定位系统（GPS），所述图像采集单元包括摄像头和辅助采集单元，所述摄像头设置在所述辅助采集单元内对作物病虫害叶片进行图像采集，摄像头可集成在基于Android系统运行的高清图像智能手机或智能掌上电脑上，GPS也可集成在该高清图像智能手机或智能掌上电脑上，精度保证在5m内，实现便于二次开发以及便携式功能。

如图2至图6所示，所述辅助采集单元包括正方体外框1，所述正方体外框1的每条边框上设置有卡槽，通过卡槽可在相对的两条边框上可拆卸地安装叶片固定板2，所述叶片固定板2上设置有弹性黏贴条，以固定和平展作物目标叶片，叶片固定板2设置为黑色背景，便于采集图像，例如可在上面覆盖黑色背景布。所述正方体外框1的边长为1m，其上开设有卡口，所述弹性黏贴条卡在所述卡口内。同时，所述正方体外框1的各边框也可拆卸连接，便于该辅助采集单元的携带和存放。

在进行辅助工作时，正方体外框1放置在地面上平稳无晃动，叶片固定板2插入即可；正方体外框1的每个边框上留有固定弹性黏贴条的卡口，一般是5个，特制的弹性黏贴条可以为弹性黑色橡皮条，长100cm，宽2mm，用于固定叶片的叶尖、叶基或叶中；每块叶片固定板2上可同步放置3-6个叶片，以完整的一株植株为拍照标准，不同位置叶片可用标签纸标注；正方体外框1因其各边长为1m，整个容积为1m²，因此可用于度量1m²内的植株数量。

本实施例中，所述病情计算模块由自主开发的图像处理系统集成在上述智能手机或智能掌上电脑上，包括加载图片单元、叶片提取单元、病情计算单元、结果输出单元等功能单元。

所述加载图片单元，与数据获取模块连接，从中调用所需图片；智能手机或智能掌上电脑上可设置SD存储卡，与上述的数据获取模块、病情计算模块、处方图生成模块、处方图发布模块分别连接，用于对各个模块所获得的信息结果进行存储，因此，加载图片单元可从SD存储卡中直接调用图片。

所述叶片提取单元，根据预设的叶片距离，识别不同位置叶片，按顺序进行保存；因为不同作物的叶片大小差别很大，根据作物种类的不同，可以预先设置叶片距离，以便精确地提取每个叶片；

所述病情计算单元，计算每片叶片的病斑面积和整叶面积，以及病斑占整叶的百分比；

所述结果输出单元，按照预设的病情指数公式，计算采集叶片的病情指数，并划分级别。

所述处方图生成模块可以把病情级别和GPS位置信息在google行政图上进行标注，以不同的颜色显示，例如以村大队或组为单元显示。智能手机或智能掌上电脑上可设置无线通信单元，通过无线通信单元向病情发生地管理机构发送信息，如采用3G网络等。

下面以棉花黄萎病病情处方图生成与发布的实施例作更详尽的说明。

一、辅助采集单元的使用

1）取出正方体外框放置在感染黄萎病的棉株田里，度量1m²内的植株，选择代表性的3-5株，准备破坏性取样；

2）正方体外框放置在地面保证其水平，然后把一块叶片固定板插入其卡槽，用标签标注上叶、倒2叶、倒3叶等的区间，一般以一株棉株的叶数为例；

3）破坏性取样棉花叶片，按照等间距进行排列（1cm间隔），根据叶片大小可放置1-2株；而后用黑色橡皮条固定叶片的叶尖和叶基，若中间出现不平整现象，可再增加叶中固定橡皮条；

二、高清智能手机使用

1）数据获取，点击高清手机拍照按钮，调整拍照视场，保证正好覆盖所有目标叶片，固定手机于相同高度，在自然光照下稳定拍照，获取的棉花黄萎病图片自动存储于SD卡中。

2）病情计算，点击手机界面上与病情计算模块对应的触摸按钮，显示工作界面。

点击“加载图片单元”，软件后台程序自动调入图片后显示导入完成。

点击“叶片提取单元”，软件会自动把同一幅图像中不同叶位的页面进行提取，并按顺序进行保存。

点击“病情计算单元”，提取病斑面积和整叶面积，计算病斑占整叶的百分比；

点击“结果输出单元”，按病情指数公式，计算出采集样本的病情指数，并划分级别。

上述各单元的直接点击分别是对应点击了与各单元对应的功能触摸按钮。

病情指数按植保手册划分为4个等级，即正常0%，轻度0-25%，重度25-55%，严重55-100%；B喷药建议；四个处理梯度：不喷药，轻度喷药，重度喷药，过量喷药或拔除；

3）处方图生成。把病情级别和GPS位置信息在google行政图上进行标注，以不同的颜色显示；这里是以村大队或组为单元显示；

4）处方图发布。把上述生成的病情图上传到植保站或农业管理部门，并根据植保专家的防控建议事先保存喷药指导，以属性信息的形式存在；若出现突发病虫害，可以由植保专家对喷药建议进行修订后保存，进而发布防控处方图与喷药建议。

本发明植物病情指数处方图生成与发布系统，充分发挥智能手机的扩展功能，即高精度、物美价廉及田间调查的可行性，避免因植保技术员水平良莠不齐引起的调查误差；通过病情指数生成喷药防控处方图，发送到农林业相关管理部门的手机或电脑上，可做到定点定量喷药，避免了药害的发生与降低了生产成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，所述数据获取模块包括图像采集单元和全球定位系统。

3.如权利要求2所述的作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，所述图像采集单元包括摄像头和辅助采集单元，所述摄像头设置在所述辅助采集单元内对作物病虫害叶片进行图像采集。

4.如权利要求3所述的作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，所述辅助采集单元包括正方体外框，所述正方体外框的每条边框上设置有卡槽，通过卡槽可在相对的两条边框上可拆卸地安装叶片固定板，所述叶片固定板上设置有弹性黏贴条，以固定作物叶片。

5.如权利要求4所述的作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，所述正方体外框的边长为1m，每条边框上开设有卡口，所述弹性黏贴条卡在所述卡口内。

6.如权利要求4所述的作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，所述正方体外框的各边框可拆卸连接。

7.如权利要求3所述的作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，所述病情计算模块包括处理器和集成在所述处理器上的图像处理单元，所述图像处理单元包括加载图片单元、叶片提取单元、病情计算单元、结果输出单元；所述加载图片单元与数据获取模块连接，从中调用所需图片；所述叶片提取单元根据预设的叶片距离，识别不同位置叶片，按顺序进行保存；所述病情计算单元计算每片叶片的病斑面积和整叶面积，以及病斑占整叶的百分比；所述结果输出单元按照预设的病情指数公式，计算采集叶片的病情指数，并划分级别。

8.如权利要求1所述的作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，所述处方图发布模块中设置有无线通信单元，其通过无线通信单元向病情发生地管理机构发送信息。

9.如权利要求1所述的作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，所述系统集成在智能手机或智能掌上电脑上。

10.如权利要求9所述的作物病情处方图生成与发布系统，其特征在于，还包括SD存储卡，与上述各模块相连，用于对各个模块所获得的信息结果进行存储。