CN106804560A - 激光灭蚊装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光灭蚊装置及方法，所述装置包括云台组件、激光发射器、成像设备、光学同轴件以及控制单元，其中：所述云台组件包括旋转平台；所述激光发射器和成像设备分别固定安装在旋转平台上并跟随旋转平台一起运动；所述激光发射器发射的光束通过光学同轴件正对成像设备的成像中轴；所述控制单元包括图像识别子单元、定位跟踪子单元以及发射控制子单元。本发明通过光学同轴件使激光发射器发射的光束始终正对成像设备的成像中轴，并通过旋转平台使成像设备对目标蚊虫进行定位跟踪，大大简化了激光灭蚊装置的结构，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及灭蚊领域，更具体地说，涉及一种激光灭蚊装置及方法。
背景技术
蚊子是人们最熟悉的一种害虫。蚊子除直接叮刺吸血、使人痛痒、骚扰睡眠外，更严重的是多种传染病的传播媒介。我国的蚊传病有疟疾、淋巴丝虫病、流行性乙型脑炎和登革热及登革出血热四类。根据世界卫生组织的统计，全球每年有3-5亿疟疾的病例，死亡300-500万，每年登革热的病例有数千万。
目前较常用的灭蚊方式主要包括：
(1)利用蚊帐或纱窗防止蚊子的飞入。此方法仅可防止小范围内的蚊子叮咬，而无法降低周围环境的蚊子密度。
(2)利用烟或其它化学物质驱赶蚊子，例如普遍使用的蚊香、液体或固体电子蚊香等，以实现室内驱赶以至击倒蚊子。但这些烟或化学物质或多或少有毒，有损人体健康，特别对婴儿与怀孕妇女不利，并且随着蚊子的抗药性增加，各类蚊香的驱蚊效果越来越差。
(3)利用蚊子对光和某些化学物质的趋向性来诱杀蚊子。例如利用蚊子的趋光性，使用紫外光引诱蚊子，然后用电击杀。但此方法不但效用有限，而且对益虫也杀。
此外，也有通过追踪定位蚊子并使用激光灭杀的激光灭蚊机，但目前此类设备往往结构复杂、价格昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述激光灭蚊机结构复杂、价格昂贵的问题，提供一种新的激光灭蚊装置及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种激光灭蚊装置，包括云台组件、激光发射器、成像设备、光学同轴件以及控制单元，其中：所述云台组件包括旋转平台；所述激光发射器和成像设备分别固定安装在旋转平台上并跟随旋转平台一起运动；所述激光发射器发射的光束通过光学同轴件正对成像设备的成像中轴；
所述控制单元包括图像识别子单元、定位跟踪子单元以及发射控制子单元；所述图像识别子单元用于识别成像设备摄取的图像中的蚊虫；所述定位跟踪子单元用于控制云台组件运动并由旋转平台带动成像设备运动，使识别的蚊虫处于摄取图像的中心；所述发射控制子单元用于控制激光发射器发出光束。
在本发明所述的激光灭蚊装置中，所述光学同轴件为固定在激光发射器与成像设备之间的合束镜；所述合束镜使激光发射器发射的光束由该合束镜的第一面射入、第二面射出，并使环境光线经由该合束镜的第二面反射到成像设备成像；或者所述合束镜使环境光线经由该合束镜的第一面射入、第二面射出到成像设备成像，并使激光发射器发射的光束在该合束镜的第二面反射出去。
在本发明所述的激光灭蚊装置中，所述激光发射器的发射口与成像设备的成像中轴垂直；且该合束镜的第一面和第二面分别与激光发射器的发射口和成像设备的成像中轴成45度角。
在本发明所述的激光灭蚊装置中，所述旋转平台上还装设有照明组件，所述照明组件的灯光照射方向与成像设备的成像方向相同。
在本发明所述的激光灭蚊装置中，所述激光灭蚊装置还包括位于云台组件一侧的背景板，且该背景板位于成像设备的成像范围内。
在本发明所述的激光灭蚊装置中，所述云台组件包括旋转电机和旋转组件，所述定位跟踪子单元通过控制旋转电机驱动旋转组件运动实现旋转平台的水平转动。
在本发明所述的激光灭蚊装置中，所述云台组件包括俯仰电机和俯仰组件，所述定位跟踪子单元通过控制俯仰电机驱动俯仰组件运动实现旋转平台的俯仰。
本发明还提供一种激光灭蚊方法，包括以下步骤：
(a)通过成像设备摄取环境图像，并识别环境图像中的蚊虫，所述成像设备固定在云台组件的旋转平台上并跟随旋转平台一起运动；
(b)通过控制云台组件运动并由旋转平台带动成像设备运动，使识别的蚊虫处于摄取图像的中心；
(c)控制激光发射器发出光束，所述激光发射器固定安装在旋转平台上并跟随旋转平台一起运动，且该激光发射器发射的光束通过固定在旋转平台上的光学同轴件正对成像设备的成像中轴。
在本发明所述的激光灭蚊方法中，所述云台组件包括旋转电机、旋转组件、俯仰电机和俯仰组件，所述步骤(b)包括：
(b1)将识别的蚊虫作为目标物，并根据成像设备摄取的多幅图像分析目标物的运动轨迹；
(b2)根据所述运行轨迹预测目标物的下一位置；
(b3)控制旋转电机驱动旋转组件和/或控制俯仰电机驱动俯仰组件，并由旋转平台带动成像设备运行，使成像设备的中心运行到目标物的下一位置。
在本发明所述的激光灭蚊方法中，所述光学同轴件为固定在激光发射器与成像设备之间的合束镜；所述合束镜使激光发射器发射的光束由该合束镜的第一面射入、第二面射出，并使环境光线经由该合束镜的第二面反射到成像设备成像；或者所述合束镜使环境光线经由该合束镜的第一面射入、第二面射出到成像设备成像，并使激光发射器发射的光束在该合束镜的第二面反射出去。
本发明的激光灭蚊装置及方法，通过光学同轴件使激光发射器发射的光束始终正对成像设备的成像中轴，并通过旋转平台使成像设备对目标蚊虫进行定位跟踪，大大简化了激光灭蚊装置的结构，降低了成本。
附图说明
图1是本发明激光灭蚊装置实施例的示意图。
图2是本发明激光灭蚊装置中控制单元的示意图。
图3是激光发射器、成像设备、光学同轴件在旋转平台的安装示意图。
图4是本发明激光灭蚊方法实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-2所示，是本发明激光灭蚊装置实施例的示意图，该装置可通过激光束杀灭蚊虫，安全环保。本实施例中的激光灭蚊装置包括云台组件、激光发射器12、成像设备13、光学同轴件14以及控制单元15，上述云台组件包括旋转平台11，且激光发射器12、成像设备13以及光学同轴件14分别固定安装在旋转平台11上并跟随旋转平台一起运动；激光发射器12发射的光束通过光学同轴件14正对成像设备13的成像中轴。控制单元15可采用工业控制计算机或其他控制设备(例如单片机、PLC、ASIC等)，且该控制单元15连接到云台组件、激光发射器12及成像设备13，从而通过控制云台组件，使旋转平台11带动激光发射器12、成像设备13、光学同轴件14一起转动，实现不同位置的图像摄取和蚊虫灭杀。
具体地，控制单元15包括图像识别子单元151、定位跟踪子单元152以及发射控制子单元153，上述图像识别子单元151、定位跟踪子单元152以及发射控制子单元153可结合相应的软件实现。
成像设备13可以采用摄像头、摄像机等，其可获得连续的图像。图像识别子单元151用于识别成像设备13摄取的图像中的蚊虫20，例如可通过任何现有的图像识别算法，识别摄取的图像中物体，并根据识别物体的尺寸、形状、飞行速度等确定生物体的特性(例如种类，可事先建立蚊虫的模板库)。一旦确定图像中包括需要灭杀的蚊虫20，定位跟踪子单元152控制云台组件运动并由旋转平台11带动成像设备13运动，使识别的蚊虫20处于摄取图像的中心。在确定蚊虫处于摄取图像的中心后，发射控制子单元153控制激光发射器12发出光束(连续光束或脉冲光束)，由于光学同轴件14的存在，激光发射器12发出的光束射向成像设备13的中轴，从而将处于成像设备13的成像中轴的蚊虫20灭杀。
特别地，在图像识别子单元151未识别到图像中存在蚊虫时，可控制云台组件使旋转平台按设定方式(路径)运动，主动进行蚊虫搜索；在图像识别子单元151识别到图像中存在蚊虫时，启动定位跟踪子单元152进行定位跟踪。
上述激光灭蚊装置通过光学同轴件14使激光发射器12发射的光束始终正对成像设备13的成像中轴，并通过旋转平台11使成像设备13对目标蚊虫进行定位跟踪。该激光灭蚊装置只需控制云台组件即可实现成像设备13和激光发射器12的运动控制，实现了大范围的蚊虫灭杀，大大简化了激光灭蚊装置的结构，降低了成本。
为避免对人体或其他宠物等造成伤害，激光发射器12发射出的光束强度仅能损坏识别的蚊虫20的翅膀或触角等，达到削弱生物的功能。
上述光学同轴件14可采用合束镜，该合束镜固定在激光发射器12与成像设备13之间，并且合束镜使激光发射器12发射的光束由该合束镜的第一面射入、第二面射出，并使环境光线经由该合束镜的第二面反射到成像设备13成像。当然，也可将合束镜反向安装，使环境光线经由该合束镜的第一面射入、第二面射出到成像设备13成像，并使激光发射器12发射的光束在该合束镜的第二面反射出去。
如图3所示，是激光发射器12、成像设备13以及光学同轴件14(合束镜)的一种安装方式的示意图。其中激光发射器12的发射口与成像设备13的成像中轴垂直；且该合束镜的第一面和第二面分别与激光发射器12的发射口和成像设备13的成像中轴成45度角。
上述云台组件可包括旋转电机和旋转组件(具体可包括转轴、传动件等，可实现水平方向的旋转)，定位跟踪子单元152可通过控制旋转电机驱动旋转组件运动，实现旋转平台11的水平转动。此外，云台组件还可包括俯仰电机和俯仰组件(具体可包括转轴、传动件等，可实现垂向的预定角度内的俯仰动作)，定位跟踪子单元152可通过控制俯仰电机驱动俯仰组件运动实现旋转平台11的俯仰。
定位跟踪子单元152首先将图像识别单元151识别的蚊虫作为目标物，并根据成像设备13摄取的多幅图像分析目标物的运动轨迹；然后根据运行轨迹预测目标物的下一位置，并控制旋转电机驱动旋转组件和/或控制俯仰电机驱动俯仰组件，并由旋转平台带动成像设备13运行，使成像设备的中心运行到目标物的下一位置，从而实现目标物的追踪定位，以便激光发射器12发射光束灭杀蚊虫。
为提高图像识别子单元151和定位跟踪子单元152的图像识别和定位跟踪的精确性，可在旋转平台11上增加照明组件，照明组件照射出的灯光照射到物体，由物体反射的光线可在成像设备13上成像。特别地，照明组件中的灯光(该灯光包括可在成像设备13上成像的频率)照射方向与成像设备13的成像方向相同，从而可高效、省电地进行照射。并且，由于照明组件与成像设备13一起固定在旋转平台11上，因此该照明组件的灯光照射方向始终与成像设备13的成像方向相同，无需单独为照明组件设置转向机构。
上述激光灭蚊装置还可包括位于云台组件一侧的背景板17，且该背景板17位于成像设备13的成像范围内。通过背景板17，可增加摄取图像的对比度，从而提高控制单元15的图像识别和定位跟踪的精度。
激光灭蚊装置还可包括电源16，该电源16可为云台组件、激光发射器12、成像设备13、照明组件以及控制单元15等供电。电源16可以采用蓄电池等。
上述控制单元15和电源16可内置到一个壳体内，并通过数据线、电源线连接到云台组件、激光发射器12、成像设备13、照明组件。控制单元15和电源16也可集成到云台组件，从而方便整个激光灭蚊装置的使用和维护。
如图4所示，本发明还提供一种激光灭蚊方法，具体包括以下步骤：
步骤S41：通过成像设备摄取环境图像，并识别环境图像中的蚊虫，所述成像设备固定在云台组件的旋转平台上并跟随旋转平台一起运动。
步骤S42：通过控制云台组件运动并由旋转平台带动成像设备运动，使识别的蚊虫处于摄取图像的中心。
特别地，上述云台组件包括旋转电机、旋转组件、俯仰电机和俯仰组件，该步骤可包括：首先将识别的蚊虫作为目标物，并根据成像设备摄取的多幅图像分析目标物的运动轨迹；然后根据运行轨迹预测目标物的下一位置；最后控制旋转电机驱动旋转组件和/或控制俯仰电机驱动俯仰组件，并由旋转平台带动成像设备运行，使成像设备的中心运行到目标物的下一位置。
步骤S43：控制激光发射器发出光束，所述激光发射器固定安装在旋转平台上并跟随旋转平台一起运动，且该激光发射器发射的光束通过固定在旋转平台上的光学同轴件正对成像设备的成像中轴。
上述的光学同轴件可为固定在激光发射器与成像设备之间的合束镜；上述合束镜使激光发射器发射的光束由该合束镜的第一面射入、第二面射出，并使环境光线经由该合束镜的第二面反射到成像设备成像；或者所述合束镜使环境光线经由该合束镜的第一面射入、第二面射出到成像设备成像，并使激光发射器发射的光束在该合束镜的第二面反射出去。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种激光灭蚊装置，其特征在于：包括云台组件、激光发射器、成像设备、光学同轴件以及控制单元，其中：所述云台组件包括旋转平台；所述激光发射器和成像设备分别固定安装在旋转平台上并跟随旋转平台一起运动；所述激光发射器发射的光束通过光学同轴件正对成像设备的成像中轴；
所述控制单元包括图像识别子单元、定位跟踪子单元以及发射控制子单元；所述图像识别子单元用于识别成像设备摄取的图像中的蚊虫；所述定位跟踪子单元用于控制云台组件运动并由旋转平台带动成像设备运动，使识别的蚊虫处于摄取图像的中心；所述发射控制子单元用于控制激光发射器发出光束。
2.根据权利要求1所述的激光灭蚊装置，其特征在于：所述光学同轴件为固定在激光发射器与成像设备之间的合束镜；所述合束镜使激光发射器发射的光束由该合束镜的第一面射入、第二面射出，并使环境光线经由该合束镜的第二面反射到成像设备成像；或者所述合束镜使环境光线经由该合束镜的第一面射入、第二面射出到成像设备成像，并使激光发射器发射的光束在该合束镜的第二面反射出去。
3.根据权利要求2所述的激光灭蚊装置，其特征在于：所述激光发射器的发射口与成像设备的成像中轴垂直；且该合束镜的第一面和第二面分别与激光发射器的发射口和成像设备的成像中轴成45度角。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的激光灭蚊装置，其特征在于：所述旋转平台上还装设有照明组件，所述照明组件的灯光照射方向与成像设备的成像方向相同。
5.根据权利要求1所述的激光灭蚊装置，其特征在于：所述激光灭蚊装置还包括位于云台组件一侧的背景板，且该背景板位于成像设备的成像范围内。
6.根据权利要求1所述的激光灭蚊装置，其特征在于：所述云台组件包括旋转电机和旋转组件，所述定位跟踪子单元通过控制旋转电机驱动旋转组件运动实现旋转平台的水平转动。
7.根据权利要求1或6所述的激光灭蚊装置，其特征在于：所述云台组件包括俯仰电机和俯仰组件，所述定位跟踪子单元通过控制俯仰电机驱动俯仰组件运动实现旋转平台的俯仰。
8.一种激光灭蚊方法，其特征在于：包括以下步骤：
(a)通过成像设备摄取环境图像，并识别环境图像中的蚊虫，所述成像设备固定在云台组件的旋转平台上并跟随旋转平台一起运动；
(b)通过控制云台组件运动并由旋转平台带动成像设备运动，使识别的蚊虫处于摄取图像的中心；
(c)控制激光发射器发出光束，所述激光发射器固定安装在旋转平台上并跟随旋转平台一起运动，且该激光发射器发射的光束通过固定在旋转平台上的光学同轴件正对成像设备的成像中轴。
9.根据权利要求8所述的激光灭蚊方法，其特征在于：所述云台组件包括旋转电机、旋转组件、俯仰电机和俯仰组件，所述步骤(b)包括：
(b1)将识别的蚊虫作为目标物，并根据成像设备摄取的多幅图像分析目标物的运动轨迹；
(b2)根据所述运行轨迹预测目标物的下一位置；
(b3)控制旋转电机驱动旋转组件和/或控制俯仰电机驱动俯仰组件，并由旋转平台带动成像设备运行，使成像设备的中心运行到目标物的下一位置。
10.根据权利要求8所述的激光灭蚊方法，其特征在于：所述光学同轴件为固定在激光发射器与成像设备之间的合束镜；所述合束镜使激光发射器发射的光束由该合束镜的第一面射入、第二面射出，并使环境光线经由该合束镜的第二面反射到成像设备成像；或者所述合束镜使环境光线经由该合束镜的第一面射入、第二面射出到成像设备成像，并使激光发射器发射的光束在该合束镜的第二面反射出去。
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