TWI653936B - Tiger head beeing equipment applied to beehives - Google Patents

Abstract

一種應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，包含影像擷取裝置、驅離裝置，及一驅離控制裝置。驅離控制裝置會接收分析該影像擷取裝置擷取之景物影像，會於判斷該景物影像中存在虎頭蜂時，啟動該驅離裝置產生干擾虎頭蜂飛行的干擾氣流。透過該驅離控制裝置會於判斷景物影像中存在虎頭蜂時，控制該驅離裝置在蜂箱前方空間干擾氣流的設計，能夠有效干擾虎頭蜂懸停與獵殺蜜蜂的動作，而能降低虎頭蜂之獵食意願，是一種相當創新且實用的虎頭蜂驅離設備。

Description

應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備

本發明是有關於一種昆蟲驅離設備，特別是指一種應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備。

養蜂遇到的各種即時問題中，肉食性蜂的侵襲是相當危險而且棘手的。台灣最主要攻擊蜜蜂的肉食性蜂種為大虎頭蜂。因為虎頭蜂會迅速並有系統的降低蜜蜂的族群數量，且來襲的時間不定，常常蜂箱管理員巡視蜂箱時，虎頭蜂會暫時離開，管理員一走，虎頭蜂又回來。由於直接攻擊虎頭蜂時，若未能立即擊斃虎頭蜂，遭受攻擊或驚嚇的虎頭蜂會散發出呼叫同伴的氣味，而引來整窩虎頭蜂群的攻擊，反而會危害管理員自身安全，且會致使整個蜂箱遭受大量虎頭蜂攻擊，所以管理員驅離虎頭蜂時都要冒相當大的風險。

基於此，目前的對應措施，是將蜂箱的出入口尺寸設計成僅容蜜蜂通過，避免體型較大的虎頭蜂進入蜂箱內，藉以降低蜜蜂被獵殺數量。但時，虎頭蜂依然會懸停於該蜂箱之出入口前側獵食蜜蜂，長久下來依然會造成大量蜜蜂死傷，而影響收益。

因此，本發明的目的，即在提供一種能改善先前技術之至少一個缺點的應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備。

於是，本發明應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，該蜂箱前側具有一個用以供蜜蜂進出其內部的出入口。該虎頭蜂驅離設備包含一個能被啟動而對該蜂箱前方空間進行影像擷取的影像擷取裝置、一個能被啟動而產生一吹向該蜂箱之前方空間且能干擾虎頭蜂飛行的干擾氣流的驅離裝置，及一個能控制啟動該影像擷取裝置與該驅離裝置的驅離控制裝置。該驅離控制裝置訊號連接於該影像擷取裝置與該驅離裝置，能接收分析該影像擷取裝置擷取所得到之景物影像，並於判斷該景物影像中存在虎頭蜂時，控制啟動該驅離裝置。

本發明之功效在於：透過該驅離控制裝置會於判斷該影像擷取裝置之該景物影像中存在虎頭蜂時，控制該驅離裝置在該蜂箱前方空間產生干擾虎頭蜂懸停之干擾氣流的設計，能夠有效干擾虎頭蜂懸停與獵殺蜜蜂的動作，而能降低虎頭蜂獵食該蜂箱之蜜蜂的意願，是一種相當創新且實用的虎頭蜂驅離設備。

本發明將就下面的實施例來做進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅是供例示說明用，而不應被解釋為本發明的實施上的限制，且類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、2、3，本發明應用於蜂箱803上之虎頭蜂驅離設備的實施例，適用於安裝架設在該蜂箱803上，而能用以驅除虎頭蜂900，且能與一個遠端裝置805無線通訊。該蜂箱803具有一個位於其前側面底部，且用以供蜜蜂進出的出入口804。該遠端裝置805例如但不限於行動電話、智能眼鏡、智能手錶、智能手環與平板電腦等可攜式電子裝置，或者是筆記型電腦與桌上型電腦等電腦設備。

該虎頭蜂驅離設備包含一個直立固定在該蜂箱803前方之左右其中一側的單色擋板2、間隔架設在該蜂箱803前方之左右其中另一側的一個影像擷取裝置3與一個驅離裝置4，以及經由一個機殼801整合在一起的一個警示裝置5、一個通訊裝置6與一個驅離控制裝置7。

在本實施例中，該影像擷取裝置3與該驅離裝置4是經由一個架體800而架設在該蜂箱803前方左側，該影像擷取裝置3可被該驅離控制裝置7控制啟動，而往右朝該蜂箱803的前方空間進行影像擷取，會擷取得到涵蓋該蜂箱803之該出入口804的一個景物影像，每一景物影像具有多個矩陣排列的像素。該驅離裝置4會被該驅離控制裝置7控制啟動，而在該蜂箱803之該出入口804的前方空間產生一個足以干擾虎頭蜂900懸停飛翔的干擾氣流。

該單色擋板2是前後延伸設置在該蜂箱803前方右側，是位於該影像擷取裝置3之影像擷取方向上，而面向該影像擷取裝置3，其大小尺寸是設計成會涵蓋該影像擷取裝置3的整個影像擷取視野。藉由該單色擋板2之單色色調設計，可大幅降低該景物影像的複雜度。實施時，該單色擋板2之顏色只要不是虎頭蜂身上的顏色即可，例如可以是白色、藍色、綠色與紅色等，且不以上述顏色為限。

該警示裝置5能被驅動而產生一個警示訊息。該警示訊息可以是亮光、聲響及/或影像。該通訊裝置6能透過無線通訊技術與該遠端裝置805進行通訊與資料傳輸。所述無線通訊技術例如但不限於WIFI與藍芽等一般常見之無線網路技術，或者是3G與4G等行動通訊網路技術。

該驅離控制裝置7是訊號連接於該影像擷取裝置3、該驅離裝置4、該警示裝置5與該通訊裝置6，是透過對該影像擷取裝置3擷取得到之景物影像進行影像分析的方式，來判斷該蜂箱803之該出入口804前方空間是否出現虎頭蜂900，並於分析判斷出現虎頭蜂900時，控制啟動該驅離裝置4，而於該蜂箱803前方空間產生干擾氣流。在本實施例中，該驅離控制裝置7包括一個系統背景建立單元71、一個前景物件擷取單元72、一個前景物件識別單元73，及一個系統背景更新單元74。

該系統背景建立單元71會控制該影像擷取裝置3在特定時間內連續擷取多張景物影像，例如1秒內連續取得30幅景物影像，且會根據該等景物影像來建立一個系統背景影像。在本實施例中，該系統背景建立單元71是分析統計該等景物影像之該等像素的雷同度，會分析比較該等景物影像中之同一影像位置的該等像素的影像參數雷同度，而挑選出影像參數雷同度落在特定範圍內且數量最多的多個像素，並對挑選出之該等像素的影像參數取平均，以得到對應之影像位置的一個背景影像參數，且會彙整全部影像位置之該等背景影像參數而建立該系統背景影像。在本實施例中，所述影像參數例如但不限於影像色調、影像亮度等。

由於透過前述統計法來建立該系統背景影像為習知技術，且非本發明之改良重點，因此不再詳述。此外，建構該系統背景影像的方式眾多，除了前述統計法外，也可採用常見之漸進法來建構該系統背景影像，且實施時，該系統背景建立單元71建構該系統背景影像的方式不以上述方法為限。

該前景物件擷取單元72會根據該系統背景影像分析該影像擷取裝置3當前擷取之一個景物影像，藉以自該景物影像中挑選出不同於該系統背景影像內容的前景物件。在本實施例中，該前景物件擷取單元72內建有一個前景參數閥值，是透過背景相減演算法分析該系統背景影像與該景物影像中之相同影像位置的像素的影像參數差異，並於相同影像位置之兩個像素之該等影像參數的差異度大於該前景參數閥值時，自該景物影像中擷取出該像素，並彙整該景物影像中被擷取出之所有像素以建立該前景物件。但實施時，因為分析前後兩個時間擷取之兩張影像以取得該前景物件的方式眾多，所以不以上述方法為限。

該前景物件識別單元73內建有多個分別對應不同種類之虎頭蜂900的虎頭蜂影像參數，會根據該等虎頭蜂影像參數分析該前景物件的影像參數，藉以識別該前景物件是否為虎頭蜂900。若識別判斷該前景物件為虎頭蜂900時，會立即控制啟動該驅離裝置4，使該驅離裝置4產生該干擾氣流，同時驅使該警示裝置5發出該警示訊息，以及經由該通訊裝置6對該遠端裝置805無線發送該通報訊息。

在本實施例中，該前景物件識別單元73是根據該前景物件的影像大小，來識別懸停在該蜂箱803前方空間的物體是否為虎頭蜂900，但實施時，在本發明之另一實施態樣中，也可透過分析該前景物件之形狀、顏色及/或紋理等影像參數來識別虎頭蜂，且實施時不以上述影像參數為限。

該系統背景更新單元74內建有可供操作調整之一個參數差異閥值、一個數量閥值，及一個更新觸發條件。在本實施例中，該更新觸發條件為該影像擷取裝置3擷取之該景物影像的累計數量，例如累計100幅，但實施時，在本發明之另一個實施態樣中，該更新觸發條件也可以是特定時間條件，例如計時至某一時間點，或者是每間隔特定時間長度，例如每間隔1分鐘。但實施時，該更新觸發條件不以上述種類為限。

在本實施例中，該系統背景更新單元74會於計數該影像擷取裝置3擷取之該影物影像的累計數量滿足該更新觸發條件時，開始更新該系統背景影像，然後重新計數該影像擷取裝置3擷取之該影物影像的累計數量。於進行該系統背景影像的更新時，會將該影像擷取裝置3當前擷取之一個景物影像中的每一個像素，與該系統背景影像中之相同影像位置的像素進行影像參數的差異度比較，會於該兩像素之該等影像參數的差異度小於該參數差異閥值時，以該景物影像中之該像素的該影像參數取代該系統背景影像中之相同影像位置之像素的影像參數，而建立一個新的系統背景影像。但是當該系統背景影像中需被更新之像素的數量大於該數量閥值時，該系統背景更新單元74會停止更新該系統背景影像，並觸發該系統背景建立單元71重新建立一個新的系統背景影像。

本發明虎頭蜂驅離設備架設於一個蜂箱803使用時，該驅離控制裝置7會先控制該影像擷取裝置3擷取多張景物影像以建立該系統背景影像，然後，會每間隔特定時間就驅使該影像擷取裝置3擷取一張景物影像。接著，根據該系統背景影像分析判斷該景物影像是否存在任何前景物件，並識別所擷取之每一前景物件是否為虎頭蜂900。若識別出該蜂箱803前方空間出現虎頭蜂900時，就立即驅使該驅離裝置4產生該干擾氣流，干擾該虎頭蜂900於該蜂箱803前方空間懸停的動作，進而干擾其獵食動作，降低獵食成功率，進而降低虎頭蜂900的獵食意願。於此同時，該驅離控制裝置7還會驅使該警示裝置5發出該警示訊息，藉以提醒在場的管理員前往察看，並經由該通訊裝置6對該遠端裝置805發送該通報訊息，讓不在現場的管理員能瞭解發生虎頭蜂900入侵問題，以利決定後續防護作業。

在該虎頭蜂驅離設備運行過程中，由於蜂箱803通常是擺放在野外環境中，致使該影像擷取裝置3之取像視野內的景物內容，會因為日照方向的位移變化、天氣狀態改變以及周圍林蔭的變化，致使該單色擋板2的亮度，或者是映射形成在該單色擋板2上的陰影會產生變化，為了維持一定的虎頭蜂900識別準確度，該驅離控制裝置7會於符合該更新觸發條件時，也就是該影像擷取裝置3擷取之該等景物影像已累計達預定數量時，更新一次該系統背景影像，而在進行該系統背景影像的更新作業時，若需要更新的像素數量不多，會直接對當前之該系統背景影像進行更新處理，當判斷要更新之像素的數量超過該數量閥值時，表示現場環境變化過大，已大幅改變該影像擷取裝置3擷取之該景物影像內容，便會重新建立一個新的系統背景影像，以供作為後續識別虎頭蜂900的參考依據，而有助於使虎頭蜂900的識別準確度維持在一定水準以上。

在本實施例中，該影像擷取裝置3與該單色擋板2是分別位於該蜂箱803之出入口804的左右兩側，且該單色擋板2是佔滿該影像擷取裝置3的整個影像擷取視野，所以可降低該景物影像內容的複雜度，一旦有物體位於該蜂箱803的前方空間時，就會在大部分是由該單色擋板22所構成之該景物影像中產生一個明顯而易於識別的影像區塊，而能準確地根據該系統背景影像取得由該物體構成之該前景物件，並進一步識別出該前景物件是否為虎頭蜂900。

藉此單色擋板2的設計，能降低要進行影像運算處理之該景物影像的內容複雜度，而能以更低運算能力且成本相對較低的硬體設備來達到所訴求功效。但實施時，在本發明之另一實施態樣中，不以設置該單色擋板22為必要，在無該單色擋板22的情況下，可透過將該影像擷取裝置3之該取像焦距調整落在該蜂箱803之正前方空間，使得左右側向延伸通過該蜂箱803前方空間外的景物於該景物影像中變成模糊的背景，也就是僅出現在該蜂箱803正前方空間的物體才會在該景物影像中被清楚成像，同樣可用以準確地識別出現在該蜂箱803正前方空間之虎頭蜂900。但必須說明的是，在無該單色擋板22的情況下，清楚擷取該蜂箱803正前方空間之景物，並進行虎頭蜂900識別的方式眾多，所以該影像擷取裝置3擷取該景物影像的方式不以上述各種方式為限。

此外，該影像擷取裝置3的影像擷取方向不以左右向為限，實施時，只要可擷取該蜂箱803之前方空間的景物影像即可。

再者，必須說明的是，在本實施例中，該驅離控制裝置7是透過建立背景影像，然後再利用所建立之背景影像與當前擷取之景物影像來進行背景相減的影像分析處理，來判斷該景物影像中所存在之前景物件是否為虎頭蜂900。但因為分析該影像擷取裝置3擷取之該景物影像以判斷是否存在虎頭蜂900的影像分析技術眾多，例如透過AI人工智慧分析判斷，或者是影像邊緣偵測與切割等相關影像處理技術等，所以實施時，該驅離控制裝置7分析該影像擷取裝置3擷取之景物影像，以判斷該蜂箱803前方空間是否存在虎頭蜂900的方式不以上述影像分析技術為限。

綜上所述，透過設置於該蜂箱803之該影像擷取裝置3與該驅離裝置4的設計，以及該驅離控制裝置7會於判斷該影像擷取裝置3擷取之該景物影像中存在虎頭蜂900時，控制該驅離裝置4在該蜂箱803前方空間產生干擾虎頭蜂900懸停之干擾氣流的設計，能夠在避免引來大量虎頭蜂900的情況下，有效干擾虎頭蜂900懸停與獵殺蜜蜂的動作，而能降低虎頭蜂900獵食該蜂箱803之蜜蜂的意願，是一種相當創新且實用的虎頭蜂驅離設備。因此，確實可達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

2‧‧‧單色擋板

3‧‧‧影像擷取裝置

4‧‧‧驅離裝置

5‧‧‧警示裝置

6‧‧‧通訊裝置

7‧‧‧驅離控制裝置

71‧‧‧系統背景建立單元

72‧‧‧前景物件擷取單元

73‧‧‧前景物件識別單元

74‧‧‧系統背景更新單元

800‧‧‧架體

801‧‧‧機殼

803‧‧‧蜂箱

804‧‧‧出入口

805‧‧‧遠端裝置

900‧‧‧虎頭蜂

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備的一實施例的一個立體示意圖； 圖2是該實施例的俯視示意圖；及 圖3是該實施例的功能方塊圖。

Claims (8)

1. 一種應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，該蜂箱前側具有一個用以供蜜蜂進出其內部的出入口，並包含：一個影像擷取裝置，能被啟動而對該蜂箱前方空間進行影像擷取而得到多張景物影像；一個驅離裝置，能被啟動而產生一吹向該蜂箱之前方空間且能干擾虎頭蜂飛行的干擾氣流；及一個驅離控制裝置，訊號連接於該影像擷取裝置與該驅離裝置，包括一個系統背景建立單元、一個前景物件擷取單元、一個前景物件識別單元，及一個系統背景更新單元，該系統背景建立單元會對該影像擷取裝置之該等景物影像進行影像處理而建立一個系統背景影像，該前景物件擷取單元會比對該系統背景影像與該影像擷取裝置當前擷取之一個景物影像的影像差異，以比對出該景物影像中相對於該系統背景影像的每一個前景物件，該前景物件識別單元內建有虎頭蜂影像參數，且會於分析該前景物件之影像參數是與該虎頭蜂影像參數對應時，控制啟動該驅離裝置，該系統背景更新單元內建有一個參數差異閥值，會將該影像擷取裝置當前擷取之一個景物影像中的每一個像素，與該系統背景影像中之相同影像位置的該像素進行影像參數的差異度比較，會於該兩像素之該等影像參數的差異度小於該參數差異閥值時，以該景物影像中之該像素的該影像參數取代該系統背景影像中之相同影像位置之像素的影像參數，而建立一個新的系統背景影像。
2. 如請求項1所述之應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，其中，該前景物件擷取單元內建有一個前景參數閥值，是將該景物影像中之每一個像素，與該系統背景影像中之相同影像位置的一個像素進行影像參數的差異度比較，並於相同影像位置之兩個像素之該等影像參數的差異度大於該前景參數閥值時，自該景物影像中擷取出該像素，並彙整該景物影像中被擷取出之所有像素以建立該前景物件。
3. 如請求項1所述之應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，其中，該系統背景更新單元還內建有一個數量閥值，且會於該系統背景影像中被取代之像素的數量大於該數量閥值時，停止更新該系統背景影像，並觸發該系統背景建立單元重新建立一個新的系統背景影像。
4. 如請求項1所述之應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，其中，該系統背景更新單元可供操作設定一個更新觸發條件，會計數該影像擷取裝置擷取之該景物影像的累計數量，且會於計數至該等景物影像的累計數量滿足該更新觸發條件時，開始更新該系統背景影像，然後重新計數該影像擷取裝置擷取得到之該影物影像的累計數量。
5. 如請求項1所述之應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，其中，該系統背景更新單元可供操作設定一個更新觸發條件，且會於計時至滿足該更新觸發條件之時間時，開始更新該系統背景影像，然後重新計時。
6. 如請求項2所述之應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，還包含一個訊號連接於該驅離控制裝置的警示裝置，該前景物 件識別單元會於控制啟動該驅離裝置時，同步驅使該警示裝置產生一個警示訊息。
7. 如請求項2所述之應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，適用於與一個遠端裝置無線通訊，該虎頭蜂驅離設備還包含一個訊號連接於該驅離控制裝置，且用以和該遠端裝置無線通訊之通訊裝置，該前景物件識別單元會於控制啟動該驅離裝置時，同步經由該通訊裝置對該遠端裝置無線發送一個通報訊息。
8. 如請求項2所述之應用於蜂箱上之虎頭蜂驅離設備，還包含一個設置於該蜂箱的單色擋板，該單色擋板與該影像擷取裝置是分別位於該出入口外的左右兩相反側，且該單色擋板是位於該影像擷取裝置之影像擷取方向，並涵蓋該影像擷取裝置之整個影像擷取視野。