CN106489876A - 一种基于高光谱成像的大田害虫监控诱捕装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高光谱成像的大田害虫监控诱捕装置，包括：杀虫装置、采样装置、终端机，所述的采样装置为高光谱仪摄像头；还包括：排虫装置；输送装置；动力装置；所述的排虫装置包括：壳体，顶部设有与杀虫装置相连的入虫口，底部设有出虫口；空心芯轴，伸入壳体内；排虫轮，转动安装在空心芯轴上，外圆周面上设有排虫孔，排虫孔与排虫轮的内腔连通，排虫轮的内腔通过空心芯轴与负压装置连通；止吸阀，固定安装在空心芯轴上，可封闭欲排虫的排虫孔。可有效地克服由于害虫虫体相互重叠而导致无法精确计数和种类识别的问题；不仅可以进行计数，而且可对害虫的种类、雌雄以及虫龄进行判别，使对大田害虫虫情的预测和判别更准确。

Description

一种基于高光谱成像的大田害虫监控诱捕装置

技术领域

本发明涉及农业工程技术领域，尤其涉及一种基于高光谱成像的大田害虫监控诱捕装置。

背景技术

农作物害虫是农业生产面临的首要大敌，危害极大，除了影响农作物正常成长发育，降低农民经济收入之外，还会对树林以及牧草有极强的破坏作用。近年来，由于生长坏境和生态环境的连续变化，害虫在不同阶段有了爆发以及数量不断上涨的趋势，根据农业部和生产统计部分公布的数据显示，每年由于虫害和相关连带灾害造成的农作物粮食吞噬率为15％。

目前比较主流的害虫控制方法分为化学方法和物理方法，化学方法主要包括在害虫虫害发生之前或者发生之后喷洒农药，致使环境不具备发生虫害条件，或者将以发生的虫害杀灭；物理方法主要利用害虫的趋光性、趋色性和性信息素引诱等特点利用捕虫仪器进行诱杀。

最常用的方法为化学方法，但农药的使用虽然给农业生产带来了重大利益，但也造成了作物及环境的污染，给人类生活带来了恶劣影响。因此，及时获得大田害虫相关生命指标信息，将为农田决策和管理提供信息支持，减少农药使用的盲目性。

害虫预测预报以及监测农业害虫信息(发生数量、发生种类和发生时间)的一个重要前提就是如何能准确及时地进行计数与识别害虫，从而设计出智能识别靶标害虫并计数的诱捕装置尤为重要。

告号为CN2867873Y的中国专利文献公开了一种害虫诱捕器，它由上盖、漏斗座、诱芯和集虫器组成，该害虫诱捕器的进虫口下部或内侧-即进虫口通向锥面漏斗或集虫器的通道上设有由弹性防逃线构成的放逃逸装置，所述上盖下装有1～6块挡虫板，当害虫受诱芯吸引飞向诱捕器时，首先与挡虫板相撞而向下坠落，在碰到细而光滑、不能支撑害虫重量的上防逃线后掉入漏斗座内，依靠其本身的重量撞开下防逃线，掉入集中器。该害虫诱捕器利用上防逃线和下防逃线阻止害虫逃出诱捕器。但该害虫诱捕器只能进行害虫的诱捕，无法对被诱捕的害虫信息进行采集，导致难以对害虫进行识别和任何形式的监测。

公告号为CN202566059U的中国专利文献公开了一种实时远程监控害虫的系统，包括：诱捕器，存储记忆装置，动力系统和分析系统；诱捕器内部放置不同的信息素引诱剂，诱捕器的入口处安装红外线自动计数装置，该红外线自动计数装置自动记录害虫进入诱捕器的数量和时间，并将采集的信息传输到存储记忆装置(GSM模块)，GSM模块会记录红外线自动计数装置采集的信息并进一步传输到分析系统，分析系统分析害虫可能爆发的概率。该诱捕器只能够采集害虫进入诱捕器的时间和数量信息，不利于对害虫的种类、雌雄、龄期等进行识别和分析。

目前，在基于计算机视觉的大田虫情监控中，往往是针对诱虫灯内单个个体的害虫对象进行识别，当面对重叠的害虫虫体时，则缺乏有效的识别手段。

基于计算机视觉的大田虫情监控都为针对害虫种类、数量进行统计与识别，而不能针对害虫雌雄、龄期等进行判别，这些问题会给虫害的预测和判别造成一定困难以及局限性。

发明内容

本发明提供一种基于高光谱成像的大田害虫监控诱捕装置，有效地解决了在自动采样过程中害虫虫体重叠的问题，并可针对害虫的雌雄、龄期进行判别。

一种基于高光谱成像的大田害虫监控诱捕装置，包括：杀虫装置、用于采集死虫信息的采样装置、用于接收并识别来自采样装置采集的信息的终端机，

所述的采样装置为高光谱仪摄像头；

还包括：

排虫装置，用于收集来自杀虫装置的死虫并将死虫逐个连续排出；

输送装置，用于承接排虫装置排出的死虫并输送至高光谱仪摄像头的采样区；

动力装置，驱动排虫装置和输送装置；

所述的排虫装置包括：

壳体，顶部设有与杀虫装置相连的入虫口，底部设有出虫口；

空心芯轴，伸入壳体内；

排虫轮，转动安装在空心芯轴上，外圆周面上设有排虫孔，排虫孔与排虫轮的内腔连通，排虫轮的内腔通过空心芯轴与负压装置连通；

止吸阀，固定安装在空心芯轴上，可封闭欲排虫的排虫孔。

本发明的大田害虫监控诱捕装置通过杀虫装置诱捕杀死害虫，由排虫装置收集并逐个连续排出，再由输送装置将逐个排出的害虫输送至采样装置的采样区进行采集信息，最后通过终端机对采集的信息进行分析，对害虫的种类及数量进行统计，实现对大田害虫虫情的监控。

本发明的采样装置为高光谱仪摄像头。高光谱成像技术是利用光谱成像设备同时采集目标的光谱信息和图像信息，并结合光谱分析技术(特定敏感波段的选择)、计算机图像处理和机器视觉技术的优点，对目标物进行识别和分析的技术。采集到的高光谱图像是在特定波长范围内由一系列连续的较窄波段图像组成的三维图像数据块。高光谱图像可以同时获取某个特定波长下的图像信息和x-y平面内某个特定像素点下的不同波长的光谱信息。在每个波长下x-y平面内每个像素点的灰度值与其在该波长下的光谱值之间一一对应；在某个特定波长下，感兴趣区域(ROIs)与正常区域之间的光谱值会存在较大差异。因此，在此波长下的图像中，它们之间的灰度也必然存在着一定的差异，进而对被测物进行判别分析，从而实现被测物在线检测。高光谱仪摄像头采集的光谱信息和图像信息经终端机分析可对害虫的种类、雌雄以及虫龄进行判别，使对大田害虫虫情的预测和判别更准确。

所述的杀虫装置包括太阳能频振式诱虫灯及位于太阳能频振式诱虫灯底部的漏斗形落虫斗。

落虫斗与排虫装置的入虫口相连，害虫被诱虫灯杀死后落入排虫装置内。

排虫轮的内腔通过空心芯轴与负压装置相通，使排虫轮的内腔保持负压环境。通过排虫轮内腔的负压作用，死虫被单个的吸附在排虫孔入口处，在排虫轮转动过程中，处于止吸阀处的排虫孔失去负压作用，死虫排出。在排虫装置的作用下，死虫逐个排出，有效地解决了在自动采样过程中害虫虫体重叠的问题。

为了保证死虫逐个连续排出，作为优选，所述的排虫孔沿排虫轮的周向均匀布置。

为了使相邻排出的死虫之间具有合适的间隔距离，作为优选，所述的排虫孔的数量为5～20个。死虫分散较好时，便于采样装置采集死虫的信息。

为了使排虫孔能较好的吸附死虫，作为优选，所述的排虫孔为锥形孔。

通过排虫轮内腔的负压作用，死虫吸附在锥形的排虫孔内，可防止在排虫轮转动过程中死虫脱落。

或者，作为优选，排虫轮的外圆周面上设有凹圆窝，凹圆窝底部与排虫孔相通。

在止吸阀断开排虫孔的负压后，吸附在凹圆窝内的死虫更容易脱出，避免死虫卡在排虫孔内等情况的发生。

作为优选，入虫口前侧的壳体内表面上设有挡虫板，壳体内表面上还设有自入虫口后侧向挡虫板延伸的引虫板，壳体内壁，挡虫板和引虫板围成给虫区。

杀虫装置杀死的死虫直接落入给虫区，死虫在给虫区内吸附在排虫孔内。给虫区的设置可防止死虫从入虫口进入排虫装置后，未经排虫孔吸附而直接从出虫口排出，进一步保证了死虫从排虫装置中逐个排出。

死虫从排虫装置排出后由输送装置承接并输送至采样装置的采样区。

所述的输送装置为传送带，传送带和排虫轮由电机驱动，使传送带和排虫轮同角速度转动。

死虫从排虫装置逐个排出后落在传送带上，通过传送带输送至采样装置的采样区，采样装置对死虫进行逐个采集信息。

作为优选，在输送装置的输出端设有清虫毛刷和集虫盒。

经采样装置采样后，死虫在输送装置的输出端落入集虫盒，粘附在输送装置上的死虫由清虫毛刷刮落至集虫盒内。

作为优选，所述终端机与高光谱仪摄像头之间无线通信。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

死虫通过排虫装置逐个排出并由输送装置输送至采样装置的采样区，由采样装置对其逐个采样，可有效地克服由于害虫虫体相互重叠而导致无法精确计数和种类识别的问题；同时，采用高光谱仪摄像头采集死虫的光谱信息和图像信息，经终端机分析，不仅可以进行计数，而且可对害虫的种类、雌雄以及虫龄进行判别，使对大田害虫虫情的预测和判别更准确。

附图说明

图1为本发明大田害虫监控诱捕装置的结构示意图；

图2为排虫装置的结构示意图；

图3为图2中A-A向视图。

其中：1、太阳能频振式诱虫灯；2、排虫装置；21、壳体；22、入虫口；23、出虫口；24、空心芯轴；25、排虫轮；26、排虫孔；27、止吸阀；28、挡虫板；29、导虫板；3、传送带；4、电机；5、高光谱仪摄像头；6、风机；7、集虫盒；8、清虫毛刷；9、底座；10、支架。

具体实施方式

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。

如图1所示，本发明的大田害虫监控诱捕装置包括太阳能频振式诱虫灯1、位于太阳能频振式诱虫灯1下方的排虫装置2，位于排虫装置2下方的传送带3，位于传送带3上方的高光谱仪摄像头5、位于传送带3输出端下方的集虫盒7、清虫毛刷8、风机6以及驱动排虫装置2和传送带3的电机4。上述各部件通过支架10安装在底座9上。

太阳能频振式诱虫灯1底部设有漏斗形的落虫斗，落虫斗与排虫装置2连接。

如图2和图3所示，排虫装置2包括外壳21，外壳21的上部设有入虫口22，与落虫斗的出口相接，下部设有出虫口23。

空心芯轴24横穿外壳21。外壳21内部设有排虫轮25，排虫轮25转动安装在空心芯轴24上。排虫轮25的外圆周面上开设有10个排虫孔26，排虫孔26与排虫轮25的外圆周面交接处为凹圆窝，凹圆窝的大小可根据害虫体积的大小而定，使害虫容纳进凹圆窝内。排虫孔26与排虫轮25的内腔相连通，排虫轮25的内腔通过空心芯轴24、吸风管与风机6相连通，通过风机6为排虫轮25的内腔提供负压。

空心芯轴24保持不动，与排虫轮25密封转动连接，排虫轮25的动力轴伸出外壳21，并通过电机4驱动。

排虫轮25的内腔中设有止吸阀27，固定安装在空心芯轴24上，止吸阀27位于排虫轮25内腔的下部并与排虫轮25内腔的内壁接触，可封闭位于排虫轮25下部的排虫孔26，被封闭的排虫孔26失去负压，其所吸附的死虫从排虫孔26中脱出从出虫口23排出。

外壳21的内壁上设有与排虫轮25的外圆周面相接触的挡虫板28，可防止死虫未经吸附而直接从出虫口23排虫。还设有将入虫口22处死虫相挡虫板28引导的导虫板29，挡虫板28、导虫板29及外壳21之间围成给虫区，死虫在给虫区内吸附在排虫孔26内。

传送带3设置在外壳21的出虫口23下方，可直接承接从出虫口23排出的死虫，并将死虫输送到高光谱仪摄像头5的下方，高光谱仪摄像头5采集死虫的光谱信息和图像信息并无线传输给终端机进行分析。

排虫装置2的动力轴和传送带3的动力辊动过传动部件与电机联动，使排虫装置2的动力轴和传送带3的动力辊以同角速度进行转动。

传送带3的输出端下方设有集虫盒7和清虫毛刷8。

害虫经太阳能频振式诱虫灯1诱杀后落入给虫区内，在风机6的作用下，排虫轮25的内腔形成负压，将死虫吸附在排虫孔26的凹圆窝内，排虫轮25在电机的带动下转动，当吸附有死虫的排虫孔转动到止吸阀27处后，止吸阀27切断该排虫孔的负压，该排虫孔内的死虫从凹圆窝内脱出，并从出虫口23排出，落在传送带3上，排虫轮25继续转动，进行下一轮的吸附-脱出过程。

排虫轮25的结构使死虫逐个排出，由传送带3输送到高光谱仪摄像头5的下方进行采样，采样后的死虫从传送带3的输出端落入集虫盒7内。

高光谱仪摄像头5采集的死虫的光谱信息和图像信息传输给终端机，经终端机的分析，可对害虫的种类、雌雄及虫龄进行判别，并对各类害虫进行数目统计。

Claims (7)

1.一种基于高光谱成像的大田害虫监控诱捕装置，包括：杀虫装置、用于采集死虫信息的采样装置、用于接收并识别来自采样装置采集的信息的终端机，其特征在于，

所述的采样装置为高光谱仪摄像头；

还包括：

排虫装置，用于收集来自杀虫装置的死虫并将死虫逐个连续排出；

输送装置，用于承接排虫装置排出的死虫并输送至高光谱仪摄像头的采样区；

动力装置，驱动排虫装置和输送装置；

所述的排虫装置包括：

壳体，顶部设有与杀虫装置相连的入虫口，底部设有出虫口；

空心芯轴，伸入壳体内；

排虫轮，转动安装在空心芯轴上，外圆周面上设有排虫孔，排虫孔与排虫轮的内腔连通，排虫轮的内腔通过空心芯轴与负压装置连通；

止吸阀，固定安装在空心芯轴上，可封闭欲排虫的排虫孔。

2.根据权利要求1所述的大田害虫监控诱捕装置，其特征在于，所述的排虫孔沿排虫轮的周向均匀布置。

3.根据权利要求2所述的大田害虫监控诱捕装置，其特征在于，所述的排虫孔的数量为5～20个。

4.根据权利要求2所述的大田害虫监控诱捕装置，其特征在于，所述的排虫孔为锥形孔。

5.根据权利要求2所述的大田害虫监控诱捕装置，其特征在于，排虫轮的外圆周面上设有凹圆窝，凹圆窝底部与排虫孔相通。

6.根据权利要求1所述的大田害虫监控诱捕装置，其特征在于，入虫口前侧的壳体内表面上设有挡虫板，壳体内表面上还设有自入虫口后侧向挡虫板延伸的引虫板，壳体内壁，挡虫板和引虫板围成给虫区。

7.根据权利要求1所述的大田害虫监控诱捕装置，其特征在于，所述终端机与高光谱仪摄像头之间无线通信。