CN217787788U - 一种基于计算机视觉的农业病虫害识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，包括虫害识别装置，以及连接虫害识别装置的服务器；虫害识别装置包括用于插设在地面上的固定支架、设于固定支架上的数据采集模块、无线通讯模块、诱捕模块以及电性连接三者的控制模块；数据采集模块包括转动式设于固定支架上的转盘、环形分布在转盘上的第一光学传感器、第二光学传感器和第三光学传感器、用于驱使转盘转动的驱动马达以及罩设在固定支架外侧的隔离罩，诱捕模块设于隔离罩的内部；服务器包括用于存储识别数据的数据存储模块，以及连接数据存储模块的决策模块。解决了现有技术中的检测害虫的方法，对虫害的识别效率慢、精度低，导致无法根据虫害信息实时做出防治策略的问题。

Description

一种基于计算机视觉的农业病虫害识别系统

技术领域

本实用新型涉及图像识别技术领域，特别涉及一种基于计算机视觉的农业病虫害识别系统。

背景技术

近年来，随着生态环境的变化，农作物病虫害种类越来越多，危害越来越严重，而防止农作物虫害是保证农作物产量的前提。及时便捷地获取农虫害爆发的情况不仅是制定除治害虫方案的基础，也为测报提供原始数据的分析。

虫害的识别与计数是农业虫害测报的基础。而目前我国主要检测害虫的方法主要有两种：一是利用特殊光源结合性引诱剂对害虫进行诱杀，再由人工对害虫进行分类计数，但此种方法需耗费大量的劳动力，且要专门的测报人员进行统计；二是依赖图像采集装置采集害虫的图像信息进行分析，通过对图像信息进行识别分析虫害程度，在采集的过程中，当害虫聚集在摄像端时就会导致无法识别，影响后续的分析结果，综上，现有的两种检测方法，对虫害的识别效率慢、精度低，导致无法根据虫害信息实时做出防治策略。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是提供一种基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，用于解决现有技术中的检测害虫的方法，对虫害的识别效率慢、精度低，导致无法根据虫害信息实时做出防治策略的技术问题。

本实用新型提出一种基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，包括若干个设置在田间的虫害识别装置，以及连接所述虫害识别装置的服务器；

所述虫害识别装置包括用于插设在地面上的固定支架、设于所述固定支架上的数据采集模块、无线通讯模块、诱捕模块以及电性连接三者的控制模块；

所述诱捕模块用于吸引周边害虫；

所述数据采集模块用于采集预设区域范围内的虫害图像信息集；

所述控制模块用于根据所述虫害图像信息集，利用已有模型对所述虫害图像信息集分析得到分类图像和每一所述分类图像对应的识别数据，所述识别数据包括种类信息和数量信息；

所述无线通讯模块用于将所述识别数据发送至所述服务器；

其中，所述数据采集模块包括转动式设于所述固定支架上的转盘、环形分布在所述转盘上的第一光学传感器、第二光学传感器和第三光学传感器、用于驱使所述转盘转动的驱动马达以及罩设在所述固定支架外侧的隔离罩，所述诱捕模块设于所述隔离罩的内部；

所述服务器包括用于存储所述识别数据的数据存储模块，以及连接所述数据存储模块的决策模块，所述决策模块用于根据所述数据存储模块中存储的识别数据做出相应的防治策略。

上述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，通过隔离罩内部的诱捕模块吸引周边害虫，采集的过程中，由隔离罩将害虫阻隔在外，避免害虫积聚在数据采集模块的摄像端，确保识别的有效性，在获取虫害图像信息集之后，利用已有模型对其进行识别，得到识别数据，识别数据包括种类信息和数量信息；最后通过无线通讯模块将识别数据发送至服务器以供用户查阅，可直观、便捷地对虫情进行查阅，进一步地，决策模块根据数据存储模块中存储的识别数据做出相应的防治策略，为后续地虫情预测和防治提供了有效的支持，大大提升对虫害识别效率和精度，且可以实时进行防治，解决了现有技术中检测害虫的方法，对虫害的识别效率慢、精度低，导致无法根据虫害信息实时做出防治策略的技术问题。

进一步地，所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其中，所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统还包括连接所述服务器的执行模块，所述执行模块用于执行所述决策模块做出的防治策略。

进一步地，所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其中，所述服务器还包括连接所述数据存储模块的数据统计模块，所述数据统计模块用于根据所述数据存储模块中存储的识别数据生成相应的图表；

所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统还包括连接所述服务器的显示设备，所述显示设备用于显示所述图表。

进一步地，所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其中，所述虫害识别装置还包括电性连接所述控制模块的气象采集模块。

进一步地，所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其中，所述虫害识别装置还包括蓄电模块，所述蓄电模块包括太阳能板和蓄电池，所述蓄电池的输出端连接所述控制模块，所述蓄电池的输入端连接所述太阳能板。

进一步地，所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其中，所述虫害识别装置还包括电性连接所述控制模块的预警模块。

附图说明

本实用新型的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：

图1为本实用新型中基于计算机视觉的农业病虫害识别系统的结构框图；

图2为本实用新型中农业病虫害识别装置的结构框图；

图3为本实用新型中服务器的结构框图；

图4为本实用新型中农业病虫害识别装置的立体图；

图5为本实用新型中隔离罩的剖视图；

图中主要元器件符号说明：

100-虫害识别装置、200-服务器、10-控制模块、20-数据采集模块、21-固定支架、22-转盘、23-第一光学传感器、24-第二光学传感器、25-第三光学传感器、26-隔离罩、30-诱捕模块、40-无线通讯模块、50-预警模块、60-气象采集模块、70-蓄电模块、71-蓄电池、72-太阳能板、81-数据存储模块、82-决策模块、83-数据统计模块、84-执行模块、85-显示设备。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造与操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定与限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的与所有的组合。

请参阅图1至图4，所示为本实用新型中的基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，包括若干个设置在田间的虫害识别装置100，以及连接所述虫害识别装置100的服务器200；

所述虫害识别装置100包括用于插设在地面上的固定支架21、设于所述固定支架21上的数据采集模块20、无线通讯模块40、诱捕模块30以及电性连接三者的控制模块10；

所述诱捕模块30用于吸引周边害虫，本实施例中的诱捕模块30包括光诱捕机构、声诱捕机构、化学诱捕机构和热辐射诱捕机构。具体实施中，可选用其中至少两种诱捕机构进行组合，以达到多方位诱捕害虫的目的，可提高害虫的诱捕效率；

所述数据采集模块20用于采集预设区域范围内的虫害图像信息集；

所述控制模块10用于根据所述虫害图像信息集，利用已有模型对所述虫害图像信息集分析得到分类图像和每一所述分类图像对应的识别数据，所述识别数据包括种类信息和数量信息；

本实施例的虫害预测因子主要包括两方面的内容，一方面为害虫的数量，显而易见，虫害的规模主要体现在害虫数量上，过多的害虫数量不利于其余有益昆虫的生存和对农作物具有重大危害；另一方面为害虫的种类，不同种类的害虫对农作物的危害性是不一样的，例如，单只A害虫日食用(破坏)农作物量为单只B害虫的十倍，A害虫对农作物的危害性是远远超出B害虫的；有时，某些害虫还因具有高度繁殖能力，需要在其繁殖之初及时灭杀，该类害虫的危害性也要远远超出一般的害虫。

本实施例中，控制模块10包括电路板，所述电路板上设置有MCU（单片机）、储存器、用于与所述服务器200远程连接的无线通讯模块40；储存器中储存有设定的程序供MCU读取，例如离线病虫害识别分类库、害虫数量计数程序等；主要的，离线病虫害识别分类库是通过无线通讯模块40同所述远端服务器200进行同步更新的。利用储存器中储存的离线病虫害识别分类库初步判断病虫害种类及害虫的危害程度，病虫害识别分类库中储存有有关于害虫的特征信息，控制模块10通过从可见光图像信息、热红外环境图像信息和多光谱环境图像信息中提取害虫图片，这里所指的图片主要包括可见光图像信息、热红外环境图像信息和多光谱环境图像信息中的害虫轮廓信息，通过对害虫轮廓信息的简单判断，如触角形状、腿数量、身体体积大小等的初步比对，从病虫害识别分类库中提取最为接近的害虫模型进行替换；相应的，病虫害识别分类库的害虫模型的危害程度，即病虫害指数是通过人工进行统计进行设定的。

所述无线通讯模块40用于将所述识别数据发送至所述服务器200，其中服务器200可以是计算机或者移动终端，通过无线通讯模块40无线连接控制模块10，用于信息传递或交互。

具体地，所述数据采集模块20包括转动式设于所述固定支架21上的转盘22、环形分布在所述转盘22上的第一光学传感器23、第二光学传感器24和第三光学传感器25、用于驱使所述转盘22转动的驱动马达，以及罩设在所述固定支架21外侧的隔离罩26，所述诱捕模块30设于所述隔离罩26的内部，所述驱动马达电性连接所述控制模块10，隔离罩26可采用透明的塑料材质制备而成。

在本实施例中，第一光学传感器23为可见光传感器，第二光学传感器24为红外传感器，第三光学传感器25为多光谱传感器，通过3个传感器构建一个多源信息虫害监控组，从多个方面获取四周环境的图像信息。驱动马达正常上电工作后，驱使转盘22保持一定频率的定时旋转、记录周边情况，通过红外热成像、多光谱及可见光的采集方式，对周边环境信息进行获取，其中，所述可见光传感器获取可见光环境图像信息；所述红外传感器获取热红外环境图像信息；所述多光谱传感器获取多光谱环境图像信息。

进一步地，所述服务器200包括用于存储所述识别数据的数据存储模块81，以及连接所述数据存储模块81的决策模块82，所述决策模块82用于根据所述数据存储模块81中存储的识别数据做出相应的防治策略。更进一步地，所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统还包括连接所述服务器200的执行模块84，所述执行模块84用于执行所述决策模块82做出的防治策略。通常情况下，执行模块84设置在监测区域中，以在服务器200的控制下执行防治策略，并将防治策略执行的效果直接作用在被监测对象上，达到病虫害防治的目的。

在本实施例中，执行模块84执行的防治操作包括灌溉、喷洒药液等。可以在监测区域中提前布设相关的设备，例如灌溉管道、喷洒管道和喷头等，根据防治策略做出相应的防治操作。

进一步地，所述服务器200还包括连接所述数据存储模块81的数据统计模块83，所述数据统计模块83用于根据所述数据存储模块81中存储的识别数据生成相应的图表；所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统还包括连接所述服务器200的显示设备85，所述显示设备85用于显示所述图表。

具体地，生成的图表包括折线图、柱状图、饼图等目前常见的图表形式。决策人员在查看到这些图表后，可以选择手动控制执行模块84执行设定的防治策略，显示设备85可以为专门用于显示的设备，例如液晶显示器等，也可以为集成在一些具有数据处理和通信功能的电子设备中，例如手机的显示屏等。

进一步地，所述虫害识别装置100还包括电性连接所述控制模块10的气象采集模块60。具体地，所述气象采集模块60包括温湿度传感器、风速传感器、光照度传感器，可以理解地，通过获取各种环境参数，结合识别信息对虫害判断，制定具体田间管理措施，可以为精准防治提供作业依据。

进一步地，所述虫害识别装置100还包括蓄电模块70，所述蓄电模块70包括太阳能板72和蓄电池71，所述蓄电池71的输出端连接所述控制模块10，所述蓄电池71的输入端连接所述太阳能板72。太阳能板72设置在转盘22顶部，用于获取太阳能。由于该虫害识别装置100只需定时工作，不需要全天候工作，因此，在待机时使用太阳能板72为蓄电池71充电是一种较为合理的供电方式，使用太阳能板72进行供能和使用蓄电池71进行储能，具有良好的经济效益。

进一步地，所述虫害识别装置100还包括电性连接所述控制模块10的预警模块50。具体地，所述预警模块50可根据虫害识别装置100所在区域内的害虫的危害程度向服务器200发送报警信号，当害虫危害程度达到第一阈值时，向服务器200发送一级报警信号，当害虫危害程度达到第二阈值时，向服务器200发送二级报警信号，当害虫危害程度达到第三阈值时，向服务器200发送三级报警信号，其中，报警信号可采用扬声器设备支撑，以发出不同频率的警报声，一级报警信号频率小于二级报警信号的频率，二级报警信号的频率小于三级报警信号的频率。

综上，本实用新型上述实施例当中的基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，通过隔离罩内部的诱捕模块吸引周边害虫，采集的过程中，由隔离罩将害虫阻隔在外，避免害虫积聚在数据采集模块的摄像端，确保识别的有效性，在获取虫害图像信息集之后，利用已有模型对其进行识别，得到识别数据，识别数据包括种类信息和数量信息；最后通过无线通讯模块将识别数据发送至服务器以供用户查阅，可直观、便捷地对虫情进行查阅，进一步地，决策模块根据数据存储模块中存储的识别数据做出相应的防治策略，为后续地虫情预测和防治提供了有效的支持，大大提升对虫害识别效率和精度，且可以实时进行防治，解决了现有技术中检测害虫的方法，对虫害的识别效率慢、精度低，导致无法根据虫害信息实时做出防治策略的技术问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其特征在于，包括若干个设置在田间的虫害识别装置，以及连接所述虫害识别装置的服务器；

所述虫害识别装置包括用于插设在地面上的固定支架、设于所述固定支架上的数据采集模块、无线通讯模块、诱捕模块以及电性连接三者的控制模块；

所述诱捕模块用于吸引周边害虫；

所述数据采集模块用于采集预设区域范围内的虫害图像信息集；

所述控制模块用于根据所述虫害图像信息集，利用已有模型对所述虫害图像信息集分析得到分类图像和每一所述分类图像对应的识别数据，所述识别数据包括种类信息和数量信息；

所述无线通讯模块用于将所述识别数据发送至所述服务器；

其中，所述数据采集模块包括转动式设于所述固定支架上的转盘、环形分布在所述转盘上的第一光学传感器、第二光学传感器和第三光学传感器、用于驱使所述转盘转动的驱动马达以及罩设在所述固定支架外侧的隔离罩，所述诱捕模块设于所述隔离罩的内部；

所述服务器包括用于存储所述识别数据的数据存储模块，以及连接所述数据存储模块的决策模块，所述决策模块用于根据所述数据存储模块中存储的识别数据做出相应的防治策略。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其特征在于，所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统还包括连接所述服务器的执行模块，所述执行模块用于执行所述决策模块做出的防治策略。

3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其特征在于，所述服务器还包括连接所述数据存储模块的数据统计模块，所述数据统计模块用于根据所述数据存储模块中存储的识别数据生成相应的图表；

所述基于计算机视觉的农业病虫害识别系统还包括连接所述服务器的显示设备，所述显示设备用于显示所述图表。

4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其特征在于，所述虫害识别装置还包括电性连接所述控制模块的气象采集模块。

5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其特征在于，所述虫害识别装置还包括蓄电模块，所述蓄电模块包括太阳能板和蓄电池，所述蓄电池的输出端连接所述控制模块，所述蓄电池的输入端连接所述太阳能板。

6.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的农业病虫害识别系统，其特征在于，所述虫害识别装置还包括电性连接所述控制模块的预警模块。

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