CN104199425B - 一种智能农业监控预警系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能农业技术领域，具体涉及一种智能农业监控预警系统及方法。本发明的系统包括监控相机智能识别系统、高分辨率相机智能识别系统和信号发射装置：监控相机智能识别系统拍摄农田图像，并提取出可疑目标；高分辨率相机智能识别系统获取高分辨率可疑目标图像，并将可疑目标图像与灾害数据库进行匹配识别，根据匹配识别结果输出预警信息；信号发射装置将预警信息实时发送至相关工作人员。本发明的智能农业监控预警系统及方法解决了现有技术难以实现全天候现场监视和灾害智能预警的技术问题，具有监视视野广、监视机动性强、成像分辨率高、智能程度高的有益效果。
Description
技术领域
本发明属于智能农业技术领域，具体涉及一种智能农业监控预警系统及方法。
背景技术
传统的农业监控预警系统主要采用人工方式，对信息技术手段应用较少，存在人员工作量大、工作效率低、监视预警信息时效性差等问题。
而现有的常规视频监视系统很难同时满足智能农业技术所要求的监视视野广、监视机动性强、成像分辨率高、智能程度高等特点，难以实现全天候现场监视和灾害智能预警，不能有效地为灾害发生初期采取相应措施提供技术支撑。
发明内容
本发明需要解决的技术问题为：现有农业监控预警系统不能同时满足监视视野广、监视机动性强、成像分辨率高、智能程度高的特点，难以实现全天候现场监视和灾害智能预警。
本发明的技术方案如下所述：
一种智能农业监控预警系统，包括用于获取农田图像的监控相机，所述监控相机设置于监控相机智能识别系统中，此外，智能农业监控预警系统还包括高分辨率相机智能识别系统和信号发射装置：其中，所述监控相机智能识别系统拍摄农田图像，并对图像进行实时处理，提取可疑目标；所述高分辨率相机智能识别系统获取可疑目标高分辨率图像，并将可疑目标高分辨率图像与灾害数据库进行匹配识别，根据匹配识别结果输出预警信息；所述信号发射装置将预警信息实时发送至相关工作人员。
作为优选方案：智能农业监控预警系统设有二维转台系统，所述高分辨率相机智能识别系统设有高分辨率相机；监控相机和高分辨率相机以二者视轴相平行的方向连接在二维转台系统上，能够随二维转台系统进行方位、俯仰两个方向的旋转。
作为优选方案：所述二维转台系统包括转台和PID控制器，PID控制器控制转台进行方位、俯仰两个方向的旋转；所述转台包括俯仰调节组件和方位调节组件，监控相机和高分辨率相机通过俯仰调节组件支撑于方位调节组件上方。
作为优选方案：
所述监控相机智能识别系统，包括监控相机和第一智能处理模块，所述第一智能处理模块采用FPGA+DSP嵌入式系统，能够从监控相机获取的农田图像中提取可疑目标；
所述高分辨率相机智能识别系统，包括高分辨率相机和第二智能处理模块，所述第二智能处理模块采用FPGA+DSP嵌入式系统，能够将高分辨率相机获取的可疑目标图像与害数据库进行智能匹配识别；
所述信号发射装置采用GPRS信号发射器。
作为优选方案：所述监控相机采用视场角为60°、帧频为30fps的CCD逐行扫描传感器；所述高分辨率相机采用视场角为2°、分辨率为2048*2048的CMOS传感器；所述转台旋转的方位角范围为0～360°，俯仰角范围为-20～50°。
一种基于所述智能农业监控预警系统的智能农业监控预警方法，包括以下步骤：
步骤S1.开启监控相机智能识别系统的监控相机；
步骤S2.监控相机进入常规监控模式，即监控相机通过二维转台系统沿方位、俯仰两个方向按照一定速度对需监控的空间进行扫描式监视；
步骤S3.监控相机智能识别系统的第一智能处理模块对监控相机实时拍摄到的图像进行智能处理，发现可疑目标时对可疑目标进行定位；
步骤S4.确定可疑目标方位后，二维转台系统进入定位模式，即将转台上监视相机和高分辨率相机的视轴对准可疑目标；
步骤S5.启动高分辨率相机智能系统的高分辨率相机拍摄高分辨率可疑目标图像，通过二维转台系统方位参数计算可疑目标的具体位置；
步骤S6.高分辨率相机智能系统的第二智能处理模块结合灾害图形库，对高分辨率可疑目标进行匹配识别，得到匹配相似度；
步骤S7.若匹配相似度大于初始设置的阈值上限，则确认病虫害发生，信号发射装置将预警信息发送至相关工作人员，系统通知并触发警报；若匹配相似度小于初始设置的阈值下限，则确认无病虫害发生，关闭高分辨率相机，返回步骤S2；若匹配相似度位于初始设置的阈值上限和下限之间，则系统将此事件定为可疑事件，将可疑目标信息加入可疑目标库并通知相关工作人员进行相应检查确认，同时关闭高分辨率相机，返回步骤S2。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种智能农业监控预警系统及方法，通过监控相机和高分辨率相机结合的工作方式，能够正确、及时有效的对农业生产进行实时监控，满足监视视野广、监视机动性强、成像分辨率高的特点，实现了全天候现场监视，显著提高监控效果，有效遏制了灾害的进一步恶化；
(2)本发明的一种智能农业监控预警系统及方法，采用智能处理模块，通过图像识别、图像匹配、阈值比较，实现大范围内农作物病虫害或长势智能感知和及时预警。
(3)本发明的一种智能农业监控预警系统及方法，仅在定位可疑目标情况下启动高分辨率相机，显著提高了高分辨相机使用寿命、大幅降低了监控预警成本；
(4)本发明的一种智能农业监控预警系统及方法，监控相机和高分辨率相机安装时需以视轴互相平行的方向安装在具有方位、俯仰两个方向旋转自由度的二维转台上，实现实时精准的目标指定。
附图说明
图1为本发明的智能农业监控预警系统结构框图；
图2为本发明的智能农业监控预警系统安装示意图；
图3为本发明的智能农业监控预警方法流程图。
图中，1-监控相机，2-高分辨率相机，3-转台，4-信号发射装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种智能农业监控预警系统及方法进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种智能农业监控预警系统，包括：监控相机智能识别系统、高分辨率相机智能识别系统和信号发射装置4。其中，所述监控相机智能识别系统拍摄农田图像，并对图像进行实时处理，提取出可疑目标；所述高分辨率相机智能识别系统更加清晰地获取可疑目标图像，并将可疑目标图像与内置的灾害数据库进行匹配识别，根据匹配识别结果输出预警信息；所述信号发射装置4将预警信息实时发送至相关工作人员。
所述监控相机智能识别系统，包括监控相机1和第一智能处理模块。本实例中，所述监控相机1采用视场角为60°、帧频为30fps的CCD逐行扫描传感器，满足监视视野广、监视机动性强、全天候监控的技术要求；所述第一智能处理模块采用FPGA+DSP嵌入式系统，能够从拍摄的农田图像中根据形态、色彩等特征实时提取可疑目标。
所述高分辨率相机智能识别系统，包括高分辨率相机2和第二智能处理模块。本实施例中，所述高分辨率相机2采用视场角为2°、分辨率为2048*2048的CMOS传感器，其对于一公里处的目标其像元分辨率可达17cm；所述第二智能处理模块采用FPGA+DSP嵌入式系统，能够将可疑目标图像与高分辨率相机智能识别系统内置的灾害数据库(如病虫害图像库)进行智能匹配识别。
所述信号发射装置4可以采用GPRS信号发射器，其能够将预警信息实时发送至相关工作人员。
实施例2
如图2所示，本实施例的智能农业监控预警系统，与实施例1的区别在于：还设有二维转台系统。监控相机1和高分辨率相机2以二者视轴相平行的方向连接在二维转台系统上，能够随二维转台系统进行方位、俯仰两个方向的旋转，实现对农田的扫描监控和对可疑目标的清晰获取。
所述二维转台系统包括转台3和PID控制器，PID控制器控制转台3进行方位、俯仰两个方向的旋转。本实施例中，转台3方位角范围为0～360°，俯仰角范围为-20～50°。
实施例3
如图2所示本实施例与实施例2的区别在于：所述二维转台系统的转台3包括俯仰调节组件和方位调节组件，监控相机1和高分辨率相机2通过俯仰调节组件支撑于方位调节组件上方。
实施例4
如图3所示，本实施例的一种智能农业监控预警方法包括以下步骤：
步骤S1.开启监控相机智能识别系统的监控相机1。
步骤S2.监控相机1进入常规监控模式，即监控相机1通过二维转台系统沿方位、俯仰两个方向按照一定速度对需监控的空间进行扫描式监视。
步骤S3.监控相机智能识别系统的第一智能处理模块对监控相机1实时拍摄到的图像进行智能处理，通过形态、色彩等方式对图像进行判断，如发现可疑目标，则对可疑目标的方位进行定位。
步骤S4.通过图像定位确定可疑目标方位后，二维转台系统进入定位模式，即将转台3上监视相机和高分辨率相机2的视轴对准可疑目标。
步骤S5.启动高分辨率相机2智能系统的高分辨率相机2拍摄高分辨率可疑目标图像，通过二维转台系统方位参数计算可疑目标的具体位置。
步骤S6.高分辨率相机2智能系统的第二智能处理模块结合存储的灾害图形库，对高分辨率可疑目标进行匹配识别，得到匹配相似度。
步骤S7.若匹配相似度大于初始设置的阈值上限，则确认病虫害发生，信号发射装置4将预警信息发送至相关工作人员，系统通知并触发警报；若匹配相似度小于初始设置的阈值下限，则确认无病虫害发生，关闭高分辨率相机2，返回步骤S2；若匹配相似度位于初始设置的阈值上限和下限之间，则系统将此事件定为可疑事件，将可疑目标信息加入可疑目标库并通知相关工作人员进行相应检查确认，同时关闭高分辨率相机2，返回步骤S2。所述阈值上限、阈值下限根据不同灾难具体设置，此为本领域技术人员公知常识。
Claims (5)
1.一种智能农业监控预警系统，包括用于获取农田图像的监控相机(1)，其特征在于：所述监控相机(1)设置于监控相机智能识别系统中，此外，智能农业监控预警系统还包括高分辨率相机智能识别系统和信号发射装置(4)，所述智能农业监控预警系统设有二维转台系统，所述二维转台系统包括转台(3)和PID控制器，PID控制器控制转台(3)进行方位、俯仰两个方向的旋转；所述高分辨率相机智能识别系统设有高分辨率相机(2)，所述高分辨率相机仅在定位可疑目标情况下启动；监控相机(1)和高分辨率相机(2)以二者视轴相平行的方向连接在二维转台系统上，能够随二维转台系统进行方位、俯仰两个方向的旋转：其中，所述监控相机智能识别系统拍摄农田图像，并对图像进行实时处理，提取可疑目标；所述监控相机智能识别系统发现可疑目标时对可疑目标进行定位，确定可疑目标方位后，二维转台系统进入定位模式，即将转台上监视相机和高分辨率相机的视轴对准可疑目标；所述高分辨率相机智能识别系统获取可疑目标高分辨率图像，并将可疑目标高分辨率图像与灾害数据库进行匹配识别，根据匹配识别结果输出预警信息；所述信号发射装置(4)将预警信息实时发送至相关工作人员。
2.根据权利要求1所述的智能农业监控预警系统，其特征在于：所述转台(3)包括俯仰调节组件和方位调节组件，监控相机(1)和高分辨率相机(2)通过俯仰调节组件支撑于方位调节组件上方。
3.根据权利要求1所述的智能农业监控预警系统，其特征在于：
所述监控相机智能识别系统，包括监控相机(1)和第一智能处理模块，所述第一智能处理模块采用FPGA+DSP嵌入式系统，能够从监控相机(1)获取的农田图像中提取可疑目标；
所述高分辨率相机智能识别系统，包括高分辨率相机(2)和第二智能处理模块，所述第二智能处理模块采用FPGA+DSP嵌入式系统，能够将高分辨率相机(2)获取的可疑目标图像与害数据库进行智能匹配识别；
所述信号发射装置(4)采用GPRS信号发射器。
4.根据权利要求1或3所述的智能农业监控预警系统，其特征在于：所述监控相机(1)采用视场角为60°、帧频为30fps的CCD逐行扫描传感器；所述高分辨率相机(2)采用视场角为2°、分辨率为2048*2048的CMOS传感器；所述转台(3)旋转的方位角范围为0～360°，俯仰角范围为-20～50°。
5.一种基于权利要求3所述智能农业监控预警系统的智能农业监控预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1.开启监控相机智能识别系统的监控相机(1)；
步骤S2.监控相机(1)进入常规监控模式，即监控相机(1)通过二维转台系统沿方位、俯仰两个方向按照一定速度对需监控的空间进行扫描式监视；
步骤S3.监控相机智能识别系统的第一智能处理模块对监控相机(1)实时拍摄到的图像进行智能处理，发现可疑目标时对可疑目标进行定位；
步骤S4.确定可疑目标方位后，二维转台系统进入定位模式，即将转台(3)上监视相机和高分辨率相机(2)的视轴对准可疑目标；
步骤S5.启动高分辨率相机(2)智能系统的高分辨率相机(2)拍摄高分辨率可疑目标图像，通过二维转台系统方位参数计算可疑目标的具体位置；
步骤S6.高分辨率相机(2)智能系统的第二智能处理模块结合灾害图形库，对高分辨率可疑目标进行匹配识别，得到匹配相似度；
步骤S7.若匹配相似度大于初始设置的阈值上限，则确认病虫害发生，信号发射装置(4)将预警信息发送至相关工作人员，系统通知并触发警报；若匹配相似度小于初始设置的阈值下限，则确认无病虫害发生，关闭高分辨率相机(2)，返回步骤S2；若匹配相似度位于初始设置的阈值上限和下限之间，则系统将此事件定为可疑事件，将可疑目标信息加入可疑目标库并通知相关工作人员进行相应检查确认，同时关闭高分辨率相机(2)，返回步骤S2。
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