CN107232175B - 基于鸟类特征识别的驱鸟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于鸟类特征识别的驱鸟装置，包括云台，其上安装有喇叭，喇叭上设置有雷达、红外线发射器和摄像头；识别装置，其根据拍摄到的鸟类图像输出鸟类属别信息；信号选择器，其根据输入的鸟类属别信息，输出该目标鸟类的痛阈曲线的峰值频率及该峰值频率对应的痛阈声压；驱动模块，其通过一功率放大器与喇叭连接，驱动模块根据峰值频率和痛阈声压对喇叭进行驱动；以及控制器，其分别与识别装置、雷达、信号选择器和驱动模块通讯连接；其中，喇叭出射声波频率与峰值频率相等、出射声波的声压不小于痛阈声压。本发明通过对鸟类的识别来提供针对性的声波发射频率和发射功率，使得驱鸟过程具有针对性，提高了驱鸟效果。

Description

基于鸟类特征识别的驱鸟方法

技术领域

本发明涉及一种驱鸟器，更具体地说，本发明涉及一种基于鸟类特征识别的驱鸟方法。

背景技术

随着人类社会的进步与发展，人类对自然生态环境保护意识不断增强，鸟类作为人类的朋友已经被列为保护对象，但人类进入现代文明以后，交通、能源等领域发生了巨大的变化，如航母、飞机、电网等地方明确禁止鸟类活动，由于鸟类无法区分这些会对人类活动造成严重后果的地方区域，所以在防止伤害鸟类生命安全的前提下，通常采取措施将鸟类驱赶出这些区域。

目前，市场上大多采用高强度声波驱逐鸟类的装置。但该技术不足之处在于，驱鸟装置无法区分入侵的是什么鸟类，而不同的鸟类对声波的敏感程度不一样，对某一鸟类的驱逐声波不一定对另一鸟类适用，因此，驱鸟效果不理想。中国专利CN101422145B公开了一种超声波智能驱鸟装置，但这种装置也不具有针对性的提供发射频率的功能，需要不停调整发射频率来实现驱鸟，因此驱鸟效率也不高。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种基于鸟类特征识别的驱鸟装置，通过对鸟类的识别来提供针对性的声波发射频率和发射功率，使得驱鸟过程具有针对性，提高了驱鸟效果。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于鸟类特征识别的驱鸟装置，包括:

云台，其上安装有喇叭，所述喇叭上设置有雷达、红外线发射器和摄像头，所述摄像头上设置有至少一个滤镜，所述喇叭、雷达、红外线发射器以及摄像头的朝向相同；

识别装置，其与所述摄像头通讯连接，所述识别装置根据拍摄到的目标鸟类图像输出该目标鸟类属别信息；

信号选择器，其内设置有不同鸟类对应的听觉阈值信息，所述信号选择器根据输入的目标鸟类属别信息，输出该目标鸟类的痛阈曲线的峰值频率及该峰值频率对应的痛阈声压；

驱动模块，其通过一功率放大器与所述喇叭连接，所述驱动模块根据所述峰值频率和痛阈声压对所述喇叭进行驱动；以及

控制器，其分别与所述识别装置、雷达、信号选择器和驱动模块通讯连接；

其中，所述喇叭出射声波频率与所述峰值频率相等、出射声波的声压不小于所述痛阈声压。

优选的，所述识别装置包括特征提取模块和分类器，所述摄像头依次通过特征提取模块和分类器与所述控制器连接。

优选的，所述分类器根据已知鸟类的图像特征样本进行训练学习。

优选的，还包括信号补偿器，其与所述控制器通讯连接，所述信号补偿器根据目标鸟类的距离产生功率补偿信号，所述驱动模块接收所述功率补偿信号调整输出驱动信号的大小。

一种基于鸟类特征识别驱鸟装置的驱鸟方法，包括以下步骤：

步骤一、雷达随云台转动对周围空间进行探测，如探测到有目标鸟类进入到探测区域，则控制摄像头对该目标鸟类进行拍照，将该目标鸟类的图像信息传送至识别装置；

步骤二、特征提取模块提取该目标鸟类图像中的特征信息，分类器接收该特征信息并输出该目标鸟类所属的鸟类属别信息；

步骤三、控制器根据鸟类属别信息调取信号选择器中该目标鸟类的痛阈曲线的峰值频率信号及该峰值频率对应的痛阈声压信号；

步骤四、驱动模块接收所述峰值频率信号及痛阈声压信号，产生相应频率和大小的驱动信号，该驱动信号经功率放大后驱动喇叭工作，使得喇叭发出的声波频率与峰值频率相等，发出的声波声压不小于对应的痛阈声压。

优选的，所述步骤二中，事先收集已知鸟类的图像信息，将每种鸟类的若干个图像信息样本输入到分类器中进行训练学习，直到将所有已知鸟类的图像信息训练完成。

优选的，所述步骤三中，所述信号选择器中预存有已知鸟类的听觉阈值信息，听觉阈值信息中包括有痛阈曲线，在所述痛阈曲线上读取峰值频率及该峰值频率对应的痛阈声压。

优选的，上述技术方案中，当白天进行驱鸟工作时，摄像头直接对目标鸟类进行拍照识别，当晚上进行驱鸟工作时，红外线发射器向目标鸟类发射红外信号，并在摄像头上安装滤镜后对目标鸟类进行拍照识别。

优选的，上述技术方案中，雷达对目标鸟类进行距离测量，目标鸟类越远，信号补偿器输出的功率补偿信号越大，直到目标鸟类超出雷达的探测区域。

本发明至少包括以下有益效果：

1、提供了识别装置，对鸟类识别归类后，调取该目标鸟类的听觉的痛阈曲线，根据该痛阈曲线上的峰值频率及对应的阈值声压，驱动喇叭发出声波的频率与峰值频率一致、声压不小于阈值声压，从而提高了驱鸟的针对性，进而提高驱鸟效果；

2、喇叭的出射方向全方位可调，且该驱鸟装置可以在晚上对鸟类进行有效的识别驱离，提高了装置的可靠性；

3、信号补偿器根据目标鸟类的远近来提供一个功率补偿信号，使得目标鸟类所在位置处的声压强度不小于阈值声压，保证了驱鸟的作用距离。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为驱鸟装置的整体结构示意图；

图2为驱鸟装置的框架原理示意图；

图3为驱鸟方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例一

本发明电提供了一种基于鸟类特征识别的驱鸟装置，如图1-2所示，云台110上安装有喇叭600，所述喇叭600上设置有雷达700、红外线发射器800和摄像头200，云台110在水平角范围可以360°旋转，在高度角范围可以180°旋转，喇叭600随云台110转动，可以在全方位进行出射方向的调节。同时，所述喇叭600、雷达700、红外线发射器800以及摄像头200的朝向相同，使得各部件的工作方向保持一致性，实现各部件的高度配合，提高工作效率。

如图2所示，识别装置300包括相互连接的特征提取模块310和分类器320，所述摄像头200依次通过特征提取模块310和分类器320与控制器100连接。所述摄像头200拍摄目标鸟类的图像，并将目标鸟类的图像传送至特征提取模块310中提取图像特征信息，分类器320根据提取出来的图像特征信息，识别出该目标鸟类属于哪一种鸟类，并把该属于的鸟类信息传送至控制器100中。

其中，事先收集已知鸟类的图像信息，并提供每一种鸟类的多个图像样本，用特征提取模块310对每个图像样本进行图像特征信息提取，将同属于每一种鸟类多个图像样本中提取的图像特征信息分别输入到分类器320中进行训练学习，直到将所有已知鸟类的所有图像样本的图像特征信息训练完成，得到训练好完毕的分类器，把已经鸟类图像的图像特征分列为若干个类别，比如燕类、家鸽类、鹭类、雁类等，当输入鸟类图像特征信息后，分类器320即可输出目标鸟类所属的类别。

驱动模块500通过一功率放大器610与所述喇叭600连接，驱动模块的输入端与控制通讯连接，控制器100控制驱动模块500的输出频率和功率。信号选择器900与控制器通讯连接，信号选择器900内设置有一数据库，该数据库中储存有不同鸟类对应的听觉阈值信息，每种鸟类有不同的听觉区域，在频率和声压的坐标系中，听阈曲线与痛阈曲线之间的区域即为听觉区域，处于听阈曲线下方的声波无法进行识别，处于痛阈曲线上方的声波会引起耳朵不适或疼痛，本发明基于这一原理，控制喇叭的出射声波处于痛阈曲线的峰值位置处，同时出射声波的声压控制在痛阈曲线以上，使得出射声波引起鸟类的不适而使得鸟类自动飞离，实现驱鸟。

识别装置300识别出目标鸟类归属的类别后，所述信号选择器900调取出该目标鸟类的痛阈曲线的峰值频率及该峰值频率对应的痛阈声压，控制器根据该峰值频率和痛阈声压信息，控制驱动模块500相应大小的驱动信号，使得喇叭的出射声波频率保持在该峰值频率左右，同时出射声波声压不小于该痛阈声压，对鸟进行有效驱离。

控制器100还分别与雷达700和红外线发射器800通讯连接，所述摄像头200上设置有至少一个滤镜，在白天工作状态下，摄像头通过自然光对目标物进行拍摄，当在晚上工作时，在摄像头上安装一个滤镜，同时红外线发射器800启动，滤镜滤除红外光以外的光线，摄像头通过红外光对目标物进行拍摄，滤镜保证了在夜间拍摄的图像质量，从而保障了驱鸟装置全天候的有效工作状态。

上述技术方案中，驱鸟装置还包括一信号补偿器900，信号补偿器900与所述控制器100通讯连接，当目标鸟类距离较远时，出射声波在传输过程中由于损耗而强度下降，当声波到达目标鸟类时往往达不到预定声压，从而影响驱鸟效果。本发明中，雷达可以探测出目标鸟类的距离和方位，所述信号补偿器900根据目标鸟类的距离产生功率补偿信号，所述驱动模块500接收所述功率补偿信号调整输出驱动信号的大小，也就是说，根据目标鸟类的距离，对驱动模块进行功率补偿，保证喇叭的出射声波达到目标鸟类时，所在位置处的声压不小于阈值声压，从而保证了驱鸟效果。在探测区域内，当雷达探测到的目标距离增大时，则相应增加信号补偿器900输出的功率补偿信号，直至目标鸟类远离雷达探测区域。

实施例二

一种基于鸟类特征识别驱鸟装置的驱鸟方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤一、当白天进行驱鸟工作时，雷达700随云台110转动对周围空间区域进行扫描探测，如探测到有目标鸟类进入到探测区域时，控制器100控制摄像头200直接对目标鸟类进行拍照，将该目标鸟类的图像信息传送至识别装置300；当晚上进行驱鸟工作时，控制器100控制红外线发射器800向目标鸟类发射红外信号，并在摄像头200上安装滤镜后对目标鸟类进行红外成像拍照，将该目标鸟类的图像信息传送至识别装置300；在此过程中，雷达一直随云台转动而进行空间扫描探测，当摄像头镜面经过目标鸟类时，才控制红外线发射器和摄像头工作，其他时间停止工作，以减少资源浪费；

步骤二、特征提取模块310提取该目标鸟类图像中的特征信息，将该特征信息传送至事先已经训练好的分类器320中，分类器接收该特征信息后自动进行识别归类，并输出该目标鸟类所属的鸟类属别信息，也就是先对出现在探测区域内的鸟进行拍照，然后识别出该鸟属于什么类别；

步骤三、控制器100根据鸟类属别信息调取信号选择器900中该目标鸟类的痛阈曲线的峰值频率信号及该峰值频率对应的痛阈声压信号，并传送至驱动模块中；

步骤四、驱动模块500接收所述峰值频率信号及痛阈声压信号，产生相应频率和大小的驱动信号，该驱动信号经功率放大后驱动喇叭600工作，发出高强度声波，使得喇叭600发出的声波频率与峰值频率相等，发出的声波声压不小于对应的痛阈声压，从而针对性的发出驱离声波，该声波的频率和声压与目标鸟类的敏感程度最为贴切，且对该目标鸟类的干扰也最大最有效，提高了驱鸟效果。

上述技术方案中，在雷达的每个扫描周期内，每当扫描至目标鸟类的方位时，控制器才控制驱动模块产生驱动信号，喇叭发出驱离声波，以提高工作效率。并根据每次扫描周期内，目标鸟类所处的方位变化，对喇叭的出射声波的方位进行适应性调整，使得喇叭每次经过该目标鸟类时，都能产生有效的驱离声波，提高了驱鸟的效率和有效性。

在扫描周期内，雷达700对目标鸟类进行距离测量，通过对比扫描周期内，目标鸟类的距离来判断该目标鸟类在远离还是靠近扫描区域，并在每次的扫描周期内，根据目标鸟类的距离，信号补偿器900提供一个功率补偿信号，目标鸟类距离越远，信号补偿器900输出的功率补偿信号越大，对驱动模块的驱动信号进行功率补偿，在原有的驱动功率上进行相应的增加，以保证目标鸟类所处位置处的声波声压不小于阈值声压，进而保障驱离声波的有效性，直到目标鸟类超出雷达700的探测区域。如果发现目标鸟类在靠近扫描区域，则信号补偿器可以进一步增加功率补偿信号，以增加喇叭出射声波的声压，以迫使目标鸟类远离；或是控制器控制云台的转动方向，使得喇叭短时间内对准目标鸟类进行定向发射驱离声波，以迫使目标鸟类远离，直到目标鸟类远离扫描区域，控制云台恢复正常扫描过程。

由上所述，本发明的驱鸟装置通过对鸟类进行图像识别，并进行归类，随后调取该目标鸟类的听觉的痛阈曲线，根据该痛阈曲线上的峰值频率及对应的阈值声压，驱动喇叭发出声波的频率与峰值频率一致、声压不小于阈值声压，从而提高了驱鸟的针对性，进而提高驱鸟效果；同时，喇叭的出射方向全方位可调，可以根据鸟类方位来调整喇叭的出射方向，且该驱鸟装置可以在晚上对鸟类进行有效的识别驱离，提高了装置的可靠性；进一步的，信号补偿器根据目标鸟类的远近来提供一个功率补偿信号，使得目标鸟类所在位置处的声压强度不小于阈值声压，保证了驱鸟的作用距离，驱鸟声波的作用不会因目标鸟类的远近而失效。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种基于鸟类特征识别的驱鸟方法，应用的驱鸟装置包括：云台，其上安装有喇叭，所述喇叭上设置有雷达、红外线发射器和摄像头，所述摄像头上设置有至少一个滤镜，所述喇叭、雷达、红外线发射器以及摄像头的朝向相同；识别装置，其与所述摄像头通讯连接，所述识别装置根据拍摄到的目标鸟类图像输出该目标鸟类属别信息；信号选择器，其内设置有不同鸟类对应的听觉阈值信息，所述信号选择器根据输入的目标鸟类属别信息，输出该目标鸟类的痛阈曲线的峰值频率及该峰值频率对应的痛阈声压；驱动模块，其通过一功率放大器与所述喇叭连接，所述驱动模块根据所述峰值频率和痛阈声压对所述喇叭进行驱动；以及控制器，其分别与所述识别装置、雷达、信号选择器和驱动模块通讯连接；

其中，所述喇叭出射声波频率与所述峰值频率相等、出射声波的声压不小于所述痛阈声压；所述识别装置包括特征提取模块和分类器，所述摄像头依次通过特征提取模块和分类器与所述控制器连接；所述分类器根据已知鸟类的图像特征样本进行训练学习；还包括信号补偿器，其与所述控制器通讯连接，所述信号补偿器根据目标鸟类的距离产生功率补偿信号，所述驱动模块接收所述功率补偿信号调整输出驱动信号的大小；其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、雷达随云台转动对周围空间进行探测，如探测到有目标鸟类进入到探测区域，则控制摄像头对该目标鸟类进行拍照，将该目标鸟类的图像信息传送至识别装置；

步骤二、特征提取模块提取该目标鸟类图像中的特征信息，分类器接收该特征信息并输出该目标鸟类所属的鸟类属别信息；

步骤三、控制器根据鸟类属别信息调取信号选择器中该目标鸟类的痛阈曲线的峰值频率信号及该峰值频率对应的痛阈声压信号；

步骤四、驱动模块接收所述峰值频率信号及痛阈声压信号，产生相应频率和大小的驱动信号，该驱动信号经功率放大后驱动喇叭工作，使得喇叭发出的声波频率与峰值频率相等，发出的声波声压不小于对应的痛阈声压。

2.如权利要求1所述的基于鸟类特征识别的 驱鸟方法，其特征在于，所述步骤二中，事先收集已知鸟类的图像信息，将每种鸟类的若干个图像信息样本输入到分类器中进行训练学习，直到将所有已知鸟类的图像信息训练完成。

3.如权利要求2所述的基于鸟类特征识别的驱鸟方法，其特征在于，所述步骤三中，所述信号选择器中预存有已知鸟类的听觉阈值信息，听觉阈值信息中包括有痛阈曲线，在所述痛阈曲线上读取峰值频率及该峰值频率对应的痛阈声压。

4.如权利要求3所述的基于鸟类特征识别的驱鸟方法，其特征在于，当白天进行驱鸟工作时，摄像头直接对目标鸟类进行拍照识别，当晚上进行驱鸟工作时，红外线发射器向目标鸟类发射红外信号，并在摄像头上安装滤镜后对目标鸟类进行拍照识别。

5.如权利要求4所述的基于鸟类特征识别的驱鸟方法，其特征在于，雷达对目标鸟类进行距离测量，目标鸟类越远，信号补偿器输出的功率补偿信号越大，直到目标鸟类超出雷达的探测区域。