CN108732175A - 基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置 - Google Patents

基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置,包括太阳能供电装置、昆虫诱捕计数装置、图像采集室、虫体回收装置、环境检测装置、无线传输装置。所述的昆虫诱捕计数装置包括防水顶盖、诱捕室、昆虫诱剂托盘、诱虫灯源、触杀电网、电流检测模块；所述图像采集室包括虫体传送带、微型摄像机组；所述虫体回收装置包括翻转挡板和回收瓶；所述环境监测装置包括光强传感器、空气温湿度传感器、土壤湿度传感器；所述无线传输装置包括微型计算机、存储单元、4G传输模块；本发明可以实时、远程地采集和分析昆虫图像，还同时对昆虫进行计数，提高了农业区昆虫监控的智能化水平。

Description

基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置
技术领域
本发明涉及农业虫情测报装置领域，特别是涉及一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置。
背景技术
害虫是农作物生长中的天敌，能使农作物造成重大损失，对农产品品质的损害更是无法估计，对害虫进行预测预报，从而进行有效的防治显得尤为重要。对害虫进行预测预报，需要知道害虫的种类和数量。由于昆虫分类专家人员数量少，很难覆盖到全国为数众多的农业区域，因此需要开发一套集昆虫数目监测和种类识别的装置，来解决准确鉴别昆虫种类的需求。
现有的昆虫数目监测和种类识别装置技术，大多采用采用单一的诱虫灯源进行引诱昆虫，在白天无法发挥有效的引诱作用；大多采用粘虫板进行昆虫的捕获和虫体的收集，无法及时对昆虫虫体进行回收收集，且粘虫板的时效短，替换的人工成本较高；大多采用单一的摄像头和固定的拍摄角度进行虫体图像的采集，极易获取到不理想的虫体图像，给后续步骤中昆虫的识别带来了挑战。因此，研究一种能够实现高度自动化进行昆虫诱捕和多角度进行虫体图像采集的装置显得尤为重要。本发明，通过结合诱虫灯源和生物昆虫诱剂，能够全天候地进行昆虫诱捕；通过使用触杀电网进行昆虫的高效捕杀，虫体传送装置进行虫体的传送，虫体回收装置实现昆虫虫体的及时回收，且不影响虫体图像的采集，实现了昆虫捕杀和虫体回收的高度自动化；通过结合虫体传送带和多摄像机组成的摄像机组，能够获取到多视角的大量虫体图像，有助于后续昆虫的识别。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，能够实现引诱昆虫，电网触杀昆虫并进行计数，同时实现昆虫的远程识别，并将昆虫数据上传到服务器中。
本申请技术方案如下：
一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，包括太阳能供电装置、昆虫诱捕计数装置、环境检测装置、虫体回收装置、无线传输装置和图像检测系统；太阳能供电装置提供供电电源；无线传输装置与环境监测装置和图像检测系统相连接；
图像检测系统包括图像采集室、图像检测微型计算机和昆虫图像存储单元；图像采集室用于昆虫虫体的传送，图像检测微型计算机进行图像采集区域昆虫虫体的实时检测，昆虫图像存储单元进行昆虫虫体的图像保存；
昆虫诱捕计数装置包括防水顶盖和昆虫诱捕室；防水顶盖设置在昆虫诱捕室上方，并与昆虫诱捕室之间设置有空隙；昆虫诱捕室内设置有昆虫诱剂托盘、诱虫灯源、触杀电网和电流检测模块；电流检测模块检测触杀电网的电流；
图像采集室设置在所述的昆虫诱捕室下方，图像采集室与昆虫诱捕室之间通过连接通道连通；图像采集室通过连接通道获取灭杀后的昆虫虫体；
图像采集装置包括虫体传送带、微型摄像机组、补光光源和图像采集区域；微型摄像机组和补光光源设置在虫体传送带上方。
无线传输装置包括微型计算机、环境信息存储单元和4G传输模块。微型计算机对环境监测装置的传感器数据进行采集，并从图像检测系统中获取昆虫虫体的图像；环境信息存储单元进行环境监测装置中的传感器数据的保存；4G传输模块进行昆虫虫体图像和环境监测数据的传输。
太阳能供电装置包括光强检测模块、太阳能板3、旋转支架4和太阳能蓄电池；
太阳能蓄电池设置在图像采集室内部；太阳能板设置在旋转支架上，光强检测模块安装在太阳能板正上方；工作时，光强检测模块检测光强变化，控制旋转支架旋转。
诱虫灯源安装在所述昆虫诱捕室内部上侧；
昆虫诱剂托盘安装在所述昆虫诱捕室6箱体中间。
所述触杀电网包括三层电网，每层电网之间的间隙由上至下依次减小，每层电网倾斜向下安装，方便灭杀的昆虫虫体依次向下，通过连接通道进入图像采集室。
微型摄像机组包括三个微型摄像机，安装在所述虫体传送带上方，分别设置在图像采集区域的前方、正上方和后方。
虫体回收装置包括翻转挡板和回收瓶；翻转挡板安装在所述虫体传送带后方，当有昆虫虫体传送时，挡板打开，用于将昆虫虫体滑落至所述回收瓶中回收；当虫体传送带不工作时，挡板关闭，防止外部害虫和杂物进入图像采集室，影响图像采集。
回收瓶安装在图像采集室外部，与翻转挡板相连，用于将灭杀的昆虫虫体进行收集，方便农业植保人员进行回收查看。
当有昆虫撞击触杀电网时，电流检测模块检测到电流变化，启动虫体传送带和补光灯源，当有昆虫虫体从连接通道按次序落入虫体传送带时，虫体传送带带动昆虫虫体通过图像采集区域，三个微型摄像机对图像采集区域采集图像，当图像检测系统检测到图像采集区域内有昆虫虫体出现时，微型摄像机捕获虫体图像，保存至昆虫图像存储单元中；当昆虫虫体通过图像采集区域后，当系统检测到连续n分钟图像采集区域没有物体时，图像采集装置停止工作。
环境监测装置包括光强传感器、空气温湿度传感器和土壤湿度传感器；光强传感器用于检测光强；空气温湿度传感器用于检测空气温度和湿度；所述土壤湿度传感器安装在装置下方土壤中，用于检测土壤的湿度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本申请公开一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，采用结合诱虫灯源和生物昆虫诱剂的昆虫诱捕方式，白天生物昆虫诱剂发挥引诱作用，夜间诱虫灯源发挥引诱作用，能够全天候地实现昆虫的诱捕工作；由于采用触杀电网结合虫体传送和虫体回收的工作方式，能够高度自动化地实现昆虫捕杀和虫体回收，同时传送过程中能够实现单个虫体图像的采集，避免其他虫体给识别带来干扰；由于采用虫体传送带结合摄像机组的图像采集方式，实现了多视角的大量虫体图像的采集，给昆虫识别带来了便利，同时大量的虫体图像能够帮助虫类鉴别服务器提高虫类识别模型的准确率，提高昆虫识别的效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1为一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置结构示意图；
图2为昆虫诱捕计数装置示意图；
图3为昆虫图像采集示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效，且为了使该评价方法易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，
包括太阳能供电装置10、昆虫诱捕计数装置20、环境检测装置7、虫体回收装置8、无线传输装置和图像检测系统；太阳能供电装置10提供供电电源；
图像检测系统包括图像采集室30、图像检测微型计算机和昆虫图像存储单元；图像采集室30用于昆虫虫体的传送，图像检测微型计算机进行图像采集区域昆虫虫体的实时检测，昆虫图像存储单元进行昆虫虫体的图像保存；
太阳能供电装置10包括光强检测模块2、太阳能板3、旋转支架4和太阳能蓄电池；
昆虫诱捕计数装置20包括防水顶盖5和昆虫诱捕室6；防水顶盖5设置在昆虫诱捕室6上方，并与昆虫诱捕室6之间设置有空隙；如图2所示，昆虫诱捕室6内设置有昆虫诱剂托盘12、诱虫灯源11、触杀电网10和电流检测模块；电流检测模块检测触杀电网10的电流；
图像采集室30设置在所述的昆虫诱捕室6下方，图像采集室30与昆虫诱捕室6之间通过连接通道9连通；图像采集室30通过连接通道9获取灭杀后的昆虫虫体；
图像采集室30内部细节图如图3所示，图像采集装置30包括虫体传送带16、微型摄像机组17、补光光源13和图像采集区域15。微型摄像机组17和补光光源13设置在虫体传送带16上方；
所述虫体回收装置8包括翻转挡板和回收瓶；所述环境监测装置7包括光强传感器、空气温湿度传感器和土壤湿度传感器；光强传感器用于检测光强；空气温湿度传感器用于检测空气温度和湿度；所述的土壤湿度传感器安装在装置下方土壤中，用于检测土壤的湿度。
所述无线传输装置包括微型计算机、环境信息存储单元、4G传输模块。无线传输装置与环境监测装置7和图像检测系统相连接；微型计算机对环境监测装置7的传感器数据进行采集，从图像检测系统中获取昆虫虫体的图像；环境信息存储单元进行环境监测装置7中的传感器数据的保存；4G传输模块进行昆虫虫体图像和环境监测数据的传输。微型计算机用于控制整套装置运行；环境信息存储单元用于环境信息；4G传输模块用于将虫体图像和环境信息通过4G网络，实时发送至农业监控中心虫类鉴别服务器。
太阳能蓄电池设置在图像采集室30内部。太阳能板3与旋转支架4通过螺丝固定，光强检测模块2安装在太阳能板3正上方；工作时，光强检测模块2检测光强变化，控制旋转支架4旋转至最佳位置，使太阳能板3正对太阳，使太阳能转化效率最高。
太阳能板由包括晶硅太阳能电池片和铝合金边框，安装在所述旋转支架4上。
光强检测模块2安装在太阳能板3表面，检测到太阳光光强变化，进而控制所述旋转支架旋转，使太阳能利用效率最大化。
防水顶盖5通过支架安装在所述昆虫诱捕室6的顶部。
诱虫灯源11安装在所述昆虫诱捕室6内部上侧，通过混合诱虫光源在夜晚引诱昆虫。
昆虫诱剂托盘12安装在所述昆虫诱捕室6箱体中间，通过昆虫性诱剂在白天对昆虫引诱昆虫。
触杀电网10包括三层电网，每层电网之间的间隙由上至下依次减小，电网，每层电网倾斜向下安装，方便灭杀的昆虫虫体依次向下，通过连接通道进入图像采集室。
电流检测模块串联至所述触杀电网电路中，对电路电流进行检测，进而对灭杀的昆虫进行计数。
图像采集室30安装在昆虫诱捕室6下方，通过与连接通道9获取灭杀后的昆虫虫体。
虫体传送带16安装在图像采集室30内，通过虫体传送带的移动，将昆虫虫体移动经过所述图像采集区域。
微型摄像机组17包括3个微型摄像机，安装在所述虫体传送带上方，分布在所述图像采集区域的前方、正上方和后方。
翻转挡板安装在所述虫体传送带后方，当有昆虫虫体传送时，挡板打开，用于将昆虫虫体滑落至所述回收瓶中回收；当虫体传送带不工作时，挡板关闭，防止外部害虫和杂物进入图像采集室，影响图像采集。
回收瓶安装在图像采集室外部，与翻转挡板相连，用于将灭杀的昆虫虫体进行收集，方便农业植保人员进行回收查看。
当有昆虫撞击触杀电网10时，电流检测模块检测到电流变化，同时启动虫体传送带16和补光灯源13，当有昆虫虫体从连接通道9按次序落入虫体传送带16时，虫体传送带16带动昆虫虫体14通过图像采集区域15，三个微型摄像机对图像采集区域15采集图像，当图像检测系统检测到图像采集区域15内有物体出现时，微型摄像机17捕获虫体图像，保存至昆虫图像存储单元中；当昆虫虫体通过图像采集区域15后，当系统检测到连续5分钟图像采集区域没有物体时，图像采集装置停止工作。
本领域内的技术人员可以对本发明进行改动或变型的设计但不脱离本发明的思想和范围。因此，如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于：
包括太阳能供电装置(10)、昆虫诱捕计数装置(20)、环境检测装置(7)、虫体回收装置(8)、无线传输装置和图像检测系统；太阳能供电装置(10)提供供电电源；无线传输装置与环境监测装置(7)和图像检测系统相连接；
图像检测系统包括图像采集室(30)、图像检测微型计算机和昆虫图像存储单元；图像采集室(30)用于昆虫虫体的传送，图像检测微型计算机进行图像采集区域昆虫虫体的实时检测，昆虫图像存储单元进行昆虫虫体的图像保存；
昆虫诱捕计数装置(20)包括防水顶盖(5)和昆虫诱捕室(6)；防水顶盖(5)设置在昆虫诱捕室(6)上方，并与昆虫诱捕室(6)之间设置有空隙；昆虫诱捕室(6)内设置有昆虫诱剂托盘(12)、诱虫灯源(11)、触杀电网(10)和电流检测模块；电流检测模块检测触杀电网(10)的电流；
图像采集室(30)设置在所述昆虫诱捕室(6)下方，图像采集室(30)与昆虫诱捕室(6)之间通过连接通道(9)连通；图像采集室(30)通过连接通道(9)获取灭杀后的昆虫虫体；
图像采集装置(30)包括虫体传送带(16)、微型摄像机组(17)、补光光源(13)和图像采集区域(15)；微型摄像机组(17)和补光光源(13)设置在虫体传送带(16)上方。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于，
无线传输装置包括微型计算机、环境信息存储单元和4G传输模块；微型计算机对环境监测装置(7)的传感器数据进行采集，并从图像检测系统中获取昆虫虫体的图像；环境信息存储单元进行环境监测装置(7)中的传感器数据的保存；4G传输模块进行昆虫虫体图像和环境监测数据的传输。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于，
太阳能供电装置(10)包括光强检测模块(2)、太阳能板(3)、旋转支架(4)和太阳能蓄电池；
太阳能蓄电池设置在图像采集室(30)内部；太阳能板(3)设置在旋转支架(4)上，光强检测模块(2)安装在太阳能板(3)正上方；工作时，光强检测模块(2)检测光强变化，控制旋转支架(4)旋转。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于：
诱虫灯源(11)安装在所述昆虫诱捕室(6)内部上侧；
昆虫诱剂托盘(12)安装在所述昆虫诱捕室(6)箱体中间。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于：
所述触杀电网(10)包括三层电网，每层电网之间的间隙由上至下依次减小，每层电网倾斜向下安装，通过连接通道(9)进入图像采集室(30)。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于：
所述微型摄像机组(17)包括三个微型摄像机，安装在所述虫体传送带上方，分别设置在图像采集区域的前方、正上方和后方。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于：
虫体回收装置(8)包括翻转挡板和回收瓶；翻转挡板安装在所述虫体传送带后方，当有昆虫虫体传送时，挡板打开，用于将昆虫虫体滑落至所述回收瓶中回收；当虫体传送带不工作时，挡板关闭。
8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于：
回收瓶安装在图像采集室外部，与翻转挡板相连，用于将灭杀的昆虫虫体进行收集。
9.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于：
当有昆虫撞击触杀电网(10)时，电流检测模块检测到电流变化，启动虫体传送带(16)和补光灯源(13)，当有昆虫虫体从连接通道(9)按次序落入虫体传送带(16)时，虫体传送带(16)带动昆虫虫体(14)通过图像采集区域(15)，三个微型摄像机对图像采集区域(15)采集图像，当图像检测系统检测到图像采集区域(15)内有昆虫虫体(14)出现时，微型摄像机(17)捕获虫体图像，保存至昆虫图像存储单元中；当昆虫虫体通过图像采集区域(15)后，当系统检测到连续n分钟图像采集区域没有物体时，图像采集装置停止工作。
10.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的远程昆虫识别和计数装置，其特征在于：
所述环境监测装置(7)包括光强传感器、空气温湿度传感器和土壤湿度传感器；光强传感器用于检测光强；空气温湿度传感器用于检测空气温度和湿度；所述土壤湿度传感器安装在装置下方土壤中，用于检测土壤的湿度。
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