CN106447518A - 一种生态农业监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生态农业监测***，包括生育特征数据采集传送子***、监控管理中心和管理移动终端，所述生育特征数据采集传送子***通过无线网络连接至监控管理中心；所述生育特征数据采集传送子***用于实时采集农作物的生育特征数据以及相应的农作物地理位置，并将采集的生育特征数据和农作物地理位置发送至监控管理中心；所述监控管理中心根据采集的生育特征数据和农作物地理位置，分析农作物的生长状况，并将分析结果传送至预设的管理移动终端。本发明实现了在线、实时、定位对农作物生长状况的较高精度微观化的监测，自动化程度高，省时省力。
Description
技术领域
本发明创造涉及农业监测技术领域，具体涉及一种生态农业监测***。
背景技术
相关技术中，为及时掌握农业的生长发育情况，经常根据人工经验进行可靠性不高的外观诊断；或采用基于上壤和作物的实验室分析，普遍要求破坏土壤和植被样本，且测量费时费力，过程复杂。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种生态农业监测***。
本发明创造的目的通过以下技术方案实现：
一种生态农业监测***，包括生育特征数据采集传送子***、监控管理中心和管理移动终端，所述生育特征数据采集传送子***通过无线网络连接至监控管理中心；所述生育特征数据采集传送子***用于实时采集农作物的生育特征数据以及相应的农作物地理位置，并将采集的生育特征数据和农作物地理位置发送至监控管理中心；所述监控管理中心根据采集的生育特征数据和农作物地理位置，分析农作物的生长状况，并将分析结果传送至预设的管理移动终端。
本发明创造的有益效果：实现了在线、实时、定位对农作物生长状况的较高精度微观化的监测，自动化程度高，省时省力。
附图说明
利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明结构示意图；
图2是农作物图像采集传送装置的结构示意图。
附图标记：
生育特征数据采集传送子***1、监控管理中心2、管理移动终端3、农作物图像数据采集单元11、图像预处理及加密单元12、图像传送单元13。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例的一种生态农业监测***，包括生育特征数据采集传送子***1、监控管理中心2和管理移动终端3，所述生育特征数据采集传送子***1通过无线网络连接至监控管理中心2；所述生育特征数据采集传送子***1用于实时采集农作物的生育特征数据以及相应的农作物地理位置，并将采集的生育特征数据和农作物地理位置发送至监控管理中心2；所述监控管理中心2根据采集的生育特征数据和农作物地理位置，分析农作物的生长状况，并将分析结果传送至预设的管理移动终端3。
优选的，所述生育特征数据采集传送子***1包括农作物图像采集传送装置。
优选的，所述管理移动终端3设置于手机上。
本发明上述实施例实现了在线、实时、定位对农作物生长状况的较高精度微观化的监测，自动化程度高，省时省力。
优选的，所述农作物图像采集传送装置包括农作物图像数据采集单元11、图像预处理及加密单元12、图像传送单元13，监控管理中心2还包括有图像解密单元；所述图像预处理及加密单元12与图像传送单元13的接收端连接，所述图像解密单元与图像传送单元13的传送端无线连接。
所述农作物图像数据采集单元11用于通过已校准的摄像机对包含农作物生育特征信息的图像数据进行摄像采集，所述已校准的摄像机为已经进行标定处理的摄像机，摄像机的标定包括：
(1)采用国际象棋棋盘作为摄像机标定的参考图；
(2)采用摄像机对国际象棋棋盘进行图像采集，以得到棋盘图像，采集的时候尽量让棋盘占据尽可能多的画面，采集的棋盘图像的数量大于等于10；
(3)输入棋盘方格尺寸大小，设定棋盘角点搜索窗口方格大小，窗口方格小于棋盘方格大小，提取棋盘图像中棋盘上所有方格的角点；
(4)采用matlab标定工具箱对摄像机进行标定，根据取得的角点，运行程序得到摄像机的参数，完成标定。
本优选实施例通过已校准的摄像机对包含农作物生育特征信息的图像数据进行摄像采集，能够更准确地获取包含农作物生育特征信息的图像数据，从而进一步提高监控管理中心2对包含农作物生育特征信息的图像数据的处理速度和精度，提高对农作物生长状况分析检测的效率。
优选地，所述图像预处理及加密单元12用于对需加密的包含农作物生育特征信息的图像进行图像预处理，并对图像预处理后的图像进行加密；
所述对需加密的包含农作物生育特征信息的图像进行图像预处理，包括：
(1)按照下列灰度化处理公式对需加密的包含农作物生育特征信息的图像进行灰度化处理：
拍摄条件为正常白天时：
拍摄条件为太阳落山后室内灯光时：
拍摄条件为晚上室内不开灯时：
F＝max(r,g,μ)
上式中，F为处理后图像的像素灰度值，r、g、b分别表示图像像素点的红色、绿色、蓝色分量；
(2)对图像进行增强处理，包括：
1)将经过灰度化处理的图像的灰度值按照下列公式进行增强处理：
F′＝lnF
2)计算任意像素点(α,β)和邻域内八个像素点的灰度关系θ：
式中，λ、μ不能同时为0；
通过该灰度关系对初始灰度值进行校正，得到校正后的灰度值K(α,β)为：
K(α,β)＝F′-θ
本优选实施例根据不同光照条件对图像进行灰度处理，减少了计算量，保证了在弱光条件下图像的亮度，对图像进行增强处理，提高了图像质量，从而进一步得到较为清晰的包含农作物生育特征信息的图像，有利于监控管理中心2对包含农作物生育特征信息的图像数据的分析处理，提高农业检测的效率和精度。
所述对需加密的包含农作物生育特征信息的图像进行图像预处理，还包括：
(1)对灰度值校正后的图像按照图像要求度进行区分，确定图像要求高的图像和图像要求较低的图像，并做好标记；
(2)对灰度值校正后的图像进行图像预处理：首先进行三级小波分解，提取灰度值校正后的图像的三级小波分解低频近似分量，然后采用下列混沌映射公式对低频图像进行位置置乱处理：
式中，φ1为低频图像信息，K1、K2、K3为通过混沌映射生成的三个变量；
为适应数字图像所要求的数值范围，对K1、K2、K3按照下式进行处理，从而将它们的值映射到0-255之间，生成混沌序列A、C，并进一步映射为图像矩阵：
A＝[(K1+K2)*500]mod256，C＝[(K1+K3)*500]mod256
(3)确定待加密图像：对于图像要求较低的图像，采用预处理后的图像作为待加密图像；对于图像要求较高的图像，对预处理后的图像利用小波逆变换进行图像重构，以重构后的图像作为待加密图像；
所述对图像预处理后的图像进行加密，包括：用H1表示待加密图像，分别在有限域上与混沌序列A执行加法运算和乘法运算，得到新的图像H2，再将图像H2使用转置操作得到新的图像H3，最后将将图像H3与混沌序列C执行有限域上的加和乘操作，得到最终的图像H，其中：
H2＝(A⊕H1)·A，H＝C·(C⊕H3)
式中，“⊕”表示有限域的加法，“·”表示有限域上的乘法。
本优选实施例利用小波变换对图像进行图像预处理，去除了图像本身的冗余性，实现快速置乱，能够减少所需的混沌序列，提高加密效率，满足实时通信的要求；按照图像要求的高低进行图像区分，对于图像要求高的图像先进行图像预处理再进行小波逆变换的图像重构处理，确保无损的同时提高了置乱的速率；加密时，将有限域的二进制算法与混沌加密技术进行结合，保障了图像加密的安全性的同时，相对于现有技术，提高了图像加密的速度，实现了包含农作物生育特征信息的图像的安全传送，提高了农业检测***的安全性。
优选地，所述解密单元用于对加密图像进行解密，其使用与图像预处理相同的混沌映射公式以及相应的混沌序列，对加密过程进行逆转换，从而实现图像的解密。
本优选实施例实现了监控管理中心2对加密的包含农作物生育特征信息的图像的读取，进一步提高了监控管理中心2对包含农作物生育特征信息的图像数据处理的速度，从而进一步提高农业检测的效率。
基于上述实施例，发明人进行了一系列测试，以下是进行测试得到的实验数据：
| 农作物生长状况监测情况 | 监测精确度 | 故障率 |
| 农作物生长环境温度 | 100％ | 0％ |
| 农作物每周平均生长高度 | 98％ | 2％ |
| 农作物缺水情况 | 100％ | 0％ |
| 农作物叶面积指数 | 98％ | — |
| 归一化植被指数 | 95％ | — |
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种生态农业监测***，其特征是，包括生育特征数据采集传送子***、监控管理中心和管理移动终端，所述生育特征数据采集传送子***通过无线网络连接至监控管理中心；所述生育特征数据采集传送子***用于实时采集农作物的生育特征数据以及相应的农作物地理位置，并将采集的生育特征数据和农作物地理位置发送至监控管理中心；所述监控管理中心根据采集的生育特征数据和农作物地理位置，分析农作物的生长状况，并将分析结果传送至预设的管理移动终端。
2.根据权利要求1所述的一种生态农业监测***，其特征是，所述生育特征数据采集传送子***包括农作物图像采集传送装置。
3.根据权利要求2所述的一种生态农业监测***，其特征是，所述管理移动终端设置于手机上。
4.根据权利要求3所述的一种生态农业监测***，其特征是，所述农作物图像采集传送装置包括依次连接的农作物图像数据采集单元、图像预处理及加密单元、图像传送单元。
5.根据权利要求4所述的一种生态农业监测***，其特征是，所述监控管理中心还包括有图像解密单元；所述图像解密单元与图像传送单元的传送端无线连接。
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