CN103179993B - 昆虫实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及昆虫的现场监测、并具体涉及一种昆虫检查筒和诱捕器，以便协助这种监测。这种诱捕器包括用于拦截飞行的昆虫并将它们引到一个检查筒的装置，该检查筒被连接到来自这个用于拦截飞行昆虫的装置的一个出口上。一个昆虫检测器与该检查筒相关联以检测在其内部的昆虫，并且一个相机与该检查筒和检测器相关联以捕获筒内昆虫的影像。其中该检查筒的截面尺寸的大小被确定为用于防止被选择进行观测的昆虫从中飞过、而是要求它们从中爬行通过。

Description

昆虫实时监测装置

技术领域

本发明涉及昆虫的现场监测，并具体涉及一种昆虫检查筒和诱捕器，以便协助监测。

背景技术

马氏昆虫诱捕网用于收集飞行的昆虫，以便分类和研究。这种诱捕网用一个大屏幕帷帐来拦截飞行的昆虫，然后将它们引到一个封闭的收集筒。科学家们定期地通常是每周地清空该检查筒，并将已被捕获的死掉的昆虫记录下来。

发明内容

本发明是一种端部开放的昆虫检查筒，该检查筒在使用时被连接到来自一个用于拦截飞行昆虫的装置的一个出口上。一个昆虫检测器与该检查筒相关联以检测在其内部的昆虫，并且一个相机与该检查筒和该检测器相关联以捕获筒内昆虫的影像。该检查筒的截面尺寸的大小被确定为用于防止被选择进行观测的昆虫从中飞过、而是要求它们从中爬行通过。

在一个实例中，该筒具有一个矩形截面，并且其截面尺寸是这个矩形的侧边长度。

本发明还是一个完整的昆虫诱捕器，该昆虫诱捕器包括用于拦截飞行的昆虫并将它们引到该端部开放的检查筒的装置，该检查筒被连接到来自这个用于拦截飞行昆虫的装置的一个出口上。再次，一个昆虫检测器与该检查筒相关联以检测在其内部的昆虫，并且一个相机与该检查筒和该检测器相关联以捕获筒内昆虫的影像。该相机可以是捕获一系列影像的一个视频摄像机或一个单一影像捕获装置。

本发明允许实现自动昆虫监测。本发明尤其适用于评估昆虫行为和影像品质这两个方面。

本发明的另一个优点是能够对在特定地点和时间出现的昆虫进行实时监测和种类检测。当前的多种系统在一段时间内收集多个昆虫，其中记录了种类但没有记录收集时间。替代地，这些系统随着时间的推移来统计昆虫数量，记录了收集时间但没有记录种类。本发明有助于同时记录收集时间和昆虫类型。一个特定的昆虫到来的时刻对昆虫学家来说是非常有用的信息。

本发明还公开了一种昆虫诱捕器，包括：一个上述的端部开放的昆虫检查筒；以及用于拦截飞行昆虫并将它们引到该检查筒的装置，该检查筒被连接到来自这个用于拦截飞行昆虫的装置的一个出口上。

用于拦截飞行昆虫的装置、或“诱捕头”，可以是在马氏诱捕网中所用的那种类型的一个帷帐。然而，可以使用如灯光诱捕器(可以打开和关闭一个吸引昆虫的灯)和基于化学的诱捕器(例如，信息素)等其他任何类型的飞行拦截诱捕器。或者此类诱捕器的任意组合。

该检查筒可以具有一个矩形截面，并且这些截面尺寸是这个矩形的侧边的长度。

该检查筒可以具有矩形截面并且可以形成足够狭窄而要求所选昆虫爬行通过的一个通道。该通道的宽度可以是可调整的。替代地，一个障碍物(如迷宫)的存在可以用来防止这些昆虫飞过该检查筒，从而迫使它们爬行。

该检查筒可以具有一个平侧和一个弯曲的背部、并且足够狭窄以便要求所选择的昆虫从中爬行通过。

该检查筒的多个壁中的一个或多个可以是透明的，以允许一个相机被安装于其上方并捕获这些昆虫的影像。典型地，该透明壁可以在该检查筒的上方，这样该相机可以从上方捕获这些昆虫的影像。该检查筒内侧的一部分可以被涂覆一层非粘性涂层(例如，特氟纶)，该涂层阻碍昆虫在该通道的错误的壁上爬行。一种替代方案可以是中断这些错误壁的表面以使这些昆虫更难在其上爬行，例如是通过跨越这些错误的壁而粘贴多个小塑料障碍物)。

该检查筒内侧的一部分的形状或质地可以被确定为用于阻碍该昆虫在通道的错误的壁上爬行。

昆虫可以越过多彩的背景(例如，具有已知尺寸的条带)，这允许在宽范围的昆虫颜色上获得良好的对比影像并提供有关昆虫大小的信息。

一旦该检测器检测到一个昆虫，则捕获该昆虫的多个影像并且与日期和时间一起进行记录。这种安排允许该相机拍摄昆虫的用于协助鉴定的许多高品质特写照片，而又不伤害这些昆虫。该相机可以将这些昆虫的影像传送给一个基站，以便进行后期回顾以及可能的自动分类。

该相机可以是一个视频摄像机。视频摄像机使得昆虫的计数更加简单、并且不需要科学家们花费他们数小时的时间来对昆虫进行分选。

该矩形筒的尺寸是可调整的，这样这些尺寸可以容易地改变以便检测不同的昆虫。

该检查筒内部的昆虫可以使用红外检测器来检测。替代地或者另外地，昆虫可以通过在视频中对运动进行搜索来检测。

这些昆虫的影像可以接受自动分类。

该检查筒的截面尺寸进行调整的方式可以为使得被选定的昆虫不能飞行而只能爬行。

一旦这些昆虫爬行通过了该检查筒，它们就可以完好无损地、自由地逃回环境中去。替代地，可以将它们捕获以便后期评估。

缺乏活动部件意味着该诱捕器是更加耐用并且更易于清洁和维护的。

附图说明

现在将参考以下附图来描述本发明的两个实例，其中：

图1是一个昆虫诱捕器的简图，展示了该检查筒内部细节的。

并且

图2是该诱捕器的一种替代性安排的简图。

图3是该诱捕器的一种替代性安排的简图，带有一个可移除的迷宫。

图4是该检查筒中一个迷宫的简图。

具体实施方式

昆虫诱捕器10包括用于拦截飞行的昆虫并将它们引到一个检查筒20的一个大帷帐12，该检查筒被连接到帷帐12的上部出口14上。

该端部开放的检查筒20具有一个有机玻璃壁22以及与其平行的、能够朝着该玻璃壁22并且背离该壁行径的一个可移动壁24。为了这个目的提供了一个可手动操作的螺纹机构30(仅在图1中示出)。机构30被调整成使得仅当前关注的昆虫有在板22和24之间爬行的空间。透明板22的内表面被涂覆有特氟纶薄膜，以使这些昆虫40难以在其上爬行。这导致更多的昆虫在所示方向上经过。一旦这些昆虫爬行通过了该检查筒，那么它们就能够如箭头42所指示的那样飞走。

被安装在该玻璃壁22外侧一个平台50上的是一个相机系统60，该相机系统记录了经过该检查筒20的那些昆虫的影像。该相机系统60处于静止状态，此时它能够检测正在捕获的影像的变化、并且能够通过记录这些变化的影像并且用时间和日期进行标记来做出响应。所记录的影像可以储存在该相机中以便今后下载、或者例如通过无线链路被发送给一个基站(未示出)。

本发明的一个特征是提供了‘实时的’昆虫监测和数据收集。为了能够获得这个权利要求，有必要确保：一旦一个昆虫进入了马氏诱捕网，它就能够及时地进入、移动通过并离开该装置，以便在该数据中准确地反映‘实时的’昆虫移动。为了测试这个特征，在不同的日子、在一天的不同时间、根据天气情况的变化进行了多次释放昆虫，并且随着时间的推移对该诱捕器和装置中的昆虫行为进行观测。已经发现，在该诱捕器中释放的这些昆虫中至少有百分之八十已经在10分钟之内移动通过了该装置，剩下的昆虫中大多数已经在距释放时间15分钟至20分钟之内爬行通过了该系统。要记住：这些诱捕器收集了大量以不同速度移动的昆虫；例如，苍蝇会比甲虫更快地移动通过该诱捕器和装置。实际上，这些结果确实反映了本领域中‘实时的’昆虫移动。

本发明的另一个重要特征是当昆虫经过该检查筒时拍摄该昆虫的优质影像的能力，从而导致能够从该影像中在适当的分类学水平上鉴定该昆虫。对大多数昆虫来说，具有背部或侧部影像比起腹部影像是对于鉴定更加有用的，其中两个或更多角度的组合对于从影像中进行可靠的鉴定来说是最有用的。该筒内部一个‘迷宫’的设计以及该检查筒位于该诱捕器上的角度和方向有助于确保在大多数情况下，昆虫移动通过该装置而使得它被定位成当在相机前方经过时能拍摄背部或侧部影像、并且在某一点对焦。

为了测试精确度，在三天时间内在每天的不同时刻进行了九次释放试验。对于每次释放，将在这些释放期间所拍摄的这些昆虫影像进行鉴定、计数、并与从一个诱捕器收集的手工分选所收集的数据进行比较。已经发现，80.5％的时间得到的是该昆虫的背部和/或侧部影像，其中11.6％的时间得到的是仅有腹部的影像，并且7.8％的时间得到的是完全模糊的无法鉴定的影像。在大多数情况下，从影像中实现的鉴定水平等于从实际标本中获得的相同鉴定水平，并且在大多数情况下，用仅有腹部的影像也有可能获得准确的鉴定。当比较昆虫的总数时，九次试验中有四次得到了，从这些影像中计算出的昆虫总数等于在这些标本的手工分选过程中计算出的昆虫总数。对于剩下的五次试验而言，总的影像计数与实际标本计数相比，平均差值是仅仅多了六个昆虫。主要的区别在于通过对这些影像进行分选所用的时间与对这些标本进行人工分选所用的时间。九次试验中，对这些影像进行分选所花的时间比对实际昆虫样本进行手工分选的长了大约三或四倍。尽管如此，但在几种场合已经提到了：这种装置在未来的潜力和前景是使得它通过使用一种识别软件也提供自动影像鉴定，由此使得以上提到的关于影像分选时间增加的问题是多余的。

工业应用

1.本发明被装配于常规的拦截诱捕器上或与之相结合。

2.当昆虫经过该诱捕器时，本发明捕获这些昆虫的一系列高放大倍数的影像。

3.本发明促使这些昆虫按鉴定所期望的方向经过该诱捕器。

4.不需要收集、杀死或者抓住昆虫。

5.当昆虫处于该诱捕器中时进行检测。

6.本发明记录昆虫活动的日期和时间，这得到了高的瞬时分辨率。

7.本发明还可以记录如温度、湿度、灯光等多种环境条件。

8.本发明捕获活动昆虫的影像。

9.本发明被设计成用于适应一系列的昆虫大小，以便捕获任何单一活动(例如，3mm-15mm)。

10.通过捕获一个影像序列(而不是只有一个影像)，使得采集优质影像(焦距、昆虫姿势等)的几会被最大化。每个昆虫的优质影像既是基于影像的手工或自动分类的先决条件。

11.迫使昆虫覆盖一系列物距，因此保证这些昆虫在景深之内。

12.本发明使用一系列的机构来将获得的非常高品质的影像最大化。

13.例如，本发明通过3G网路或通过互联网将昆虫影像的子集发送给用户。

14.本发明有自动监测该诱捕器状态的潜力，例如，当诱捕器入口被蜘蛛网堵塞时提醒用户。

15.本发明有通过自动影像分类进行实时鉴定的潜力、或者通过将影像发送给专家来进行接近实时的鉴定的潜力。

16.本发明有使多个诱捕器作为格网进行操作的潜力。每个诱捕器的操作都能与该格网中的其他诱捕器同步。潜在地，该格网中只需要有一个诱捕器具有互联网接入。

17.本发明的成本低(基于廉价的现成部件的设计)。

18.本发明是现场可用的、是防水的。

19.本发明有广泛应用于一系列昆虫监测问题(生物安全性、农业、生物多样性等)的潜力。

20.不需要捕获/杀死昆虫，但是需要时也可以做到。

21.本发明给出了昆虫大小。

尽管已经参照具体实例描述了本发明，但是应该认识到，许多变体也是可能的。例如，除马氏帷帐以外，也可以使用用于收集昆虫并将它们引到检查筒的其他装置。并且，也可以使用其他机构来调整该检查筒的尺寸。这些尺寸在两个横向维度上都是可调整的，并且其截面不必为矩形。一种替代的截面形状可以具有一个平的玻璃侧和一个弯曲的背部，这会使得昆虫更难躲在角落。可以使用任何合适的成像系统。并且，在相机处或远程地可以自动进行对随后的影像捕获的处理。此外，额外的照明、气候防护物以及其他传感器可以实现在恶劣的气候条件下或在夜间的操作。

Claims (17)

1.一种端部开放的昆虫检查筒，用于在使用时连接到来自用于拦截飞行昆虫的装置的出口上，该检查筒包括：

一个昆虫检测器，该昆虫检测器与该检查筒相关联以检测在其内部的昆虫；以及一个相机系统，该相机系统与该检查筒和该检测器相关联以捕获该检查筒内部昆虫的影像；

其中，该检查筒的截面尺寸的大小被确定为用于防止被选择进行观测的昆虫从中飞过、而是要求它们从中爬行通过。

2.根据权利要求1所述的端部开放的昆虫检查筒，其中，该检查筒具有一个矩形截面，并且这些截面尺寸是这个矩形的侧边的长度。

3.一种昆虫诱捕器，包括：

一个根据权利要求1所述的端部开放的昆虫检查筒；以及

用于拦截飞行昆虫并将它们引到该检查筒的装置，该检查筒被连接到来自这个用于拦截飞行昆虫的装置的一个出口上。

4.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中，该用于拦截飞行昆虫的装置是一个帷帐。

5.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中，该检查筒具有一个矩形截面，并且这些截面尺寸是这个矩形的侧边的长度。

6.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中，该检查筒具有一个平侧和一个弯曲的背部、并且足够狭窄以便要求所选择的昆虫从中爬行通过。

7.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中，该检查筒的壁中的一个或多个是透明的，以允许一个相机被安装在其前部并捕获这些昆虫的影像。

8.根据权利要求7所述的昆虫诱捕器，其中，该透明壁被安排成用于捕获这些昆虫的背部或侧部影像。

9.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中，对该检查筒内侧的一部分进行了涂覆以阻碍该昆虫在通道的错误的壁上爬行。

10.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中，该检查筒内侧的一部分的形状或质地被确定为用于阻碍该昆虫在通道的错误的壁上爬行。

11.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中，一旦该检测器检测到一个昆虫，则捕获该昆虫的多个影像并与日期和时间一起进行记录。

12.根据权利要求11所述的昆虫诱捕器，其中，该检查筒内部的多个昆虫是用一个红外检测器来检测的。

13.根据权利要求11所述的昆虫诱捕器，其中，该检查筒内部的多个昆虫是通过在视频中对运动进行搜索来检测的。

14.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中，该相机系统将这些昆虫的影像传送给一个基站。

15.根据权利要求11所述的昆虫诱捕器，其中，这些昆虫的影像接受自动分类。

16.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中该相机系统包括一个视频摄像机。

17.根据权利要求3所述的昆虫诱捕器，其中，该检查筒的截面尺寸是可调的。