CN107711762A - 智能虫情监测方法和智能虫情监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的智能虫情监测方法和智能虫情监测装置，涉及虫情监测技术领域。该智能虫情监测方法包括捕获害虫、害虫图像采集、害虫图像传输、害虫图像处理和建立虫害预警模型步骤。通过诱捕器捕捉害虫，摄像机对害虫尸体拍摄，获得害虫尸体图片，并将害虫尸体图片传递至虫情测报仪的图像处理模块中进行识别、统计和分析。该智能虫情监测方法能实时掌握害虫的种类、数量及生长情况，有效应对和治理虫害，自动化程度高，智能化程度高，集监测和治理虫害为一体，防虫害效果好。本发明还提供了一种智能虫情监测装置，包括箱体、摄像机、电动毛刷、控制器、图像处理模块和诱捕器，监测及时有效，识别结果准确。

Description

智能虫情监测方法和智能虫情监测装置

技术领域

本发明涉及虫情监测技术领域，具体而言，涉及一种智能虫情监测方法和智能虫情监测装置。

背景技术

农业种植生产过程中，虫害的监测和预测是病虫害防控的关键所在。传统的监测和预测方法费时费力、实效性差而准确度低。我国科学家利用遥感技术、地理信息***(GIS)和全球定位***技术建立了多种农林害虫的监测预警***，显著地提高了监测预警水平与能力。在一定程度上解决了测报工作劳动强度大和效率低等问题。

但是，在实际应用过程中，由于技术条件的限制，现在实际应用的虫情测报灯仍然需要虫情测报人员定期到田间，手动记录害虫的种类和数量。这种模式一方面在时间上不能做到实时性，一定程度上浪费了虫害的最佳预防时间；另一方面是没有从根本上解决虫情测报工作劳动强度大和效率低的问题。

有鉴于此，设计制造出一种智能虫情监测方法，能够用于分析农作物生长过程中害虫的实时情况，自动化和智能化程度高，防虫害效果好，真正做到提前知晓、提前预防农害，为农田灾害防控技术的发展带来了新的思路，对农作物生产具有指导意义，是目前防农害技术领域中急需改善的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能虫情监测方法，包括捕获害虫、害虫图像采集、害虫图像传输、害虫图像处理和建立虫害预警模型步骤。通过诱捕器捕捉害虫，摄像机对害虫尸体拍摄，获得害虫尸体图片，并将害虫尸体图片传递至虫情测报仪的图像处理模块中进行识别、统计和分析。该智能虫情监测方法能实时掌握害虫的种类、数量及生长情况，有效应对和治理虫害，自动化程度高，智能化程度高，集监测和治理虫害为一体，防虫害效果好，具有极大的推广应用价值。

本发明的目的还在于提供一种智能虫情监测装置，包括箱体、摄像机、电动毛刷、控制器、图像处理模块和诱捕器。摄像机拍摄害虫图片后，触发控制器，控制器控制电动毛刷清扫害虫尸体，将害虫尸体从箱体的出虫口中清理出去。摄像机拍摄后的图片传递至图像处理模块中，进行识别、统计和分析，并最终建立虫害预警模型，给出虫害治理方案。该智能虫情监测方法自动化和智能化程度高，使用范围广，具有监测和预防虫害功能，防虫效果好，具有极大的推广应用价值。

本发明改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

本发明提供的一种智能虫情监测方法，所述智能虫情监测方法包括以下步骤：

捕获害虫，将害虫捕捉、并将所述害虫致昏或致死。

害虫图像采集，采集已致昏或致死的害虫图片。

害虫图像传输，将所述害虫图片传输至图像处理模块。

害虫图像处理，先进行所述害虫图片的预处理，再进行卷积神经网络识别，获得所述害虫的种类和数量、并保存至存储单元。

建立虫害预警模型，根据所述害虫的种类和数量，与数据库中的害虫数据进行比对，建立虫害预警模型、并给出相应的指导措施。

进一步地，在所述捕获害虫步骤中，采用诱捕器捕获所述害虫，所述诱捕器包括诱捕灯和致昏板，所述诱捕灯用于吸引所述害虫，所述害虫在飞向所述诱捕灯途中，撞击所述致昏板致昏。

进一步地，所述诱捕器还包括温度仓，所述温度仓采用红外温度控制，致昏的所述害虫掉进所述温度仓致死。

进一步地，所述害虫图像采集步骤中，采用摄像机采集所述害虫图片、并将所述害虫图片传递至所述图像处理模块中。

进一步地，所述卷积神经网络采用YOLO卷积神经网络，对所述害虫图片进行识别和分析。

进一步地，所述害虫图像处理步骤中，还包括对所述害虫定位、对所述害虫分类和计数，并将所述害虫的数据进行保存。

进一步地，所述智能虫情监测方法还包括采集气象信息，利用气象信息传感器检测温湿度信息、风向风速信息、光辐射信息，并将所述温湿度信息、所述风向风速信息、所述光辐射信息与所述害虫的数据一并保存，并建立数据库。

进一步地，所述害虫图像采集后，还需进行害虫尸体处理；所述害虫尸体处理步骤中，采用驱动装置、传动组件和电动毛刷，所述传动组件包括齿轮和齿条，所述驱动装置与所述齿轮连接，驱动所述齿轮转动，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿轮转动，带动所述齿条移动，所述齿条与所述电动毛刷连接，所述齿条移动带动所述电动毛刷移动。

进一步地，在所述建立虫害预警模型中，实时监测的所述害虫的种类、数量和所述气象信息与所述数据库中的对应数据相比较，获得所述虫害预警模型，并结合所述数据库中储备的推理和经验，给出相应的应对措施。

本发明提供的一种智能虫情监测装置，采用上述的智能虫情监测方法，用于实时监测害虫虫情；所述智能虫情监测装置包括箱体、摄像机、电动毛刷、控制器、图像处理模块和诱捕器。

所述箱体的顶部开设有漏虫口，所述箱体的底部开设有出虫口；所述箱体内设有载虫平台，所述电动毛刷设于所述载虫平台的上方，所述控制器与所述电动毛刷连接，用于控制所述电动毛刷移动。

所述诱捕器设于所述箱体的上方，用于捕捉害虫并让所述害虫致死；害虫尸体经所述漏虫口掉落至所述载虫平台上，所述电动毛刷用于将所述载虫平台上的所述害虫尸体清理至所述出虫口。

所述摄像机安装在所述箱体的顶部，所述控制器与所述摄像机连接，用于控制所述摄像机的拍摄时间。所述摄像机与所述图像处理模块连接，用于拍摄并记录所述载虫平台上的害虫的数量及种类，并将拍摄的害虫图片传输至所述图像处理模块，所述图像处理模块用于定位、分类、统计、分析所述害虫。

所述摄像机拍摄所述害虫图片后，触发所述控制器，所述控制器控制所述电动毛刷清扫所述害虫尸体，将所述害虫尸体从所述出虫口中清理出去。

本发明提供的智能虫情监测方法和智能虫情监测装置具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的一种智能虫情监测方法，包括捕获害虫、害虫图像采集、害虫图像传输、害虫图像处理和建立虫害预警模型步骤。通过诱捕器捕捉害虫，摄像机对害虫尸体拍摄，获得害虫尸体图片，并将害虫尸体图片传递至虫情测报仪的图像处理模块中进行识别、统计和分析。该智能虫情监测方法能实时掌握害虫的种类、数量及生长情况，有效应对和治理虫害，自动化程度高，智能化程度高，集监测和治理虫害为一体，防虫害效果好，具有极大的推广应用价值。

本发明提供的一种智能虫情监测装置，包括箱体、摄像机、电动毛刷、控制器、图像处理模块和诱捕器。摄像机拍摄害虫图片后，触发控制器，控制器控制电动毛刷清扫害虫尸体，将害虫尸体从箱体的出虫口中清理出去。摄像机拍摄后的图片传递至图像处理模块中，进行识别、统计和分析，并最终建立虫害预警模型，给出虫害治理方案。该智能虫情监测方法自动化和智能化程度高，使用范围广，具有监测和预防虫害功能，防虫效果好，具有极大的推广应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明具体实施例提供的智能虫情监测方法的操作流程图；

图2为本发明具体实施例提供的智能虫情监测方法的具体操作流程图；

图3为本发明具体实施例提供的智能虫情监测方法中虫体处理装置的结构示意图；

图4为本发明具体实施例提供的智能虫情监测装置的组成框图。

图标：10-虫体处理装置；110-箱体；111-漏虫口；113-出虫口；114-载虫平台；120-驱动装置；121-电动毛刷；123-滑轨；125-传动组件；130-控制器；150-诱捕器；151-致昏板；153-摄像机；155-补光灯；210-图像处理模块；211-预处理单元；213-图形分割单元；215-图形整合单元；220-存储单元；230-显示单元；240-预警单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明具体实施例提供的智能虫情监测方法的操作流程图，请参照图1。

本实施例提供的一种智能虫情监测方法，智能虫情监测方法包括以下步骤：

S1：捕获害虫，将害虫捕捉、并将害虫致昏或致死。

S2：害虫图像采集，采集已致昏或致死的害虫图片。

S3：害虫图像传输，将害虫图片传输至图像处理模块。

S4：害虫图像处理，先进行害虫图片的预处理，再进行卷积神经网络识别，获得害虫的种类和数量、并保存至存储单元220。

S5：建立虫害预警模型，根据害虫的种类和数量，与数据库中的害虫数据进行比对，建立虫害预警模型、并给出相应的指导措施。

具体地，在捕获害虫步骤中，采用诱捕器150捕获害虫，诱捕器150包括诱捕灯和致昏板151，诱捕灯用于吸引害虫，害虫在飞向诱捕灯途中，撞击致昏板151致昏。可选地，诱捕灯可以安装在致昏板151上或靠近致昏板151设置，诱捕灯采用LED变频诱捕灯。致昏板151可以采用玻璃材质制成，或者也可以采用特定频段的声波或光波等将害虫致昏或致死。

作为优选，诱捕器150还包括温度仓，温度仓采用红外温度控制，致昏的害虫掉进温度仓致死。温度仓可以选用高温仓将害虫热死，或选用低温仓将害虫冻死。作为优选，本实施例中采用红外高温仓，将害虫致死。

害虫图像采集步骤中，采用摄像机153采集害虫图片、并将害虫图片传递至图像处理模块210中。具体地，图像处理模块210可以包括预处理单元211、图形分割单元213和图形整合单元215，预处理单元211先对害虫图片进行预处理，图形分割单元213将害虫图片分割成多份图像数据，图形整合单元215对每份图像数据进行识别、统计并累加，最终获得害虫的种类和数量信息。

害虫图片的图形分析是通过卷积神经网络识别完成的，作为优选，本实施例中采用YOLO卷积神经网络，对害虫图片进行识别和分析。比如，先对害虫图片进行灰度处理、归一化处理等，再将处理后的害虫图片分割为15份图像数据，分割份数并不仅限于此，也可以为其它数值。分别对每份图片内容进行识别和统计，最后做累加，最终获得害虫的种类和数量信息。将获取到的害虫的种类和数量信息通过虫情测报仪向操作者进行展示或预警。

图2为本发明具体实施例提供的智能虫情监测方法的具体操作流程图，图3为本发明具体实施例提供的智能虫情监测方法中虫体处理装置10的结构示意图，请参照图2和图3。

智能虫情监测方法还包括：

S21：害虫尸体处理。

害虫图像采集后，还需进行害虫尸体处理。害虫尸体处理步骤中，采用虫体处理装置10，虫体处理装置10包括箱体110、驱动装置120、传动组件125和电动毛刷121，传动组件125包括齿轮和齿条，驱动装置120与齿轮连接，驱动齿轮转动，齿轮与齿条啮合，齿轮转动，带动齿条移动，齿条与电动毛刷121连接，齿条移动带动电动毛刷121移动。作为优选，箱体110内设有滑轨123，电动毛刷121沿滑轨123来回移动。当然，并不仅限于此，传动组件125还可以是带轮传动、链传动或丝杠副等传动方式。

摄像机153安装在箱体110上，箱体110内设有载虫平台114，箱体110的顶部开设有漏虫口111，载虫平台114的端部开设有出虫口113，电动毛刷121在载虫平台114上移动，能够将害虫尸体清扫至出虫口113处。箱体110上安装有补光灯155，为摄像机153的拍摄范围提供足够的照明，增强拍摄效果。可选地，箱体110以及载虫平台114均采用PVC材料制成。

优选地，害虫图像处理步骤中，图像的识别和统计具体还包括：

S41：害虫定位。将害虫图片中的害虫进行定位，并将定位的害虫与数据库中的害虫进行比对。

S42：害虫分类与计数。对害虫定位识别后，对害虫进行分类和计数，并将害虫的数据进行保存。

S43：采集气象信息，利用气象信息传感器检测温湿度信息、风向风速信息、光辐射信息等，并将温湿度信息、风向风速信息、光辐射信息与害虫的数据一并保存，并建立数据库。

在建立虫害预警模型中，实时监测的害虫的种类、数量和气象信息与数据库中的对应数据相比较，获得虫害预警模型，并结合数据库中储备的推理和经验，给出相应的应对措施，预防和治理虫害。数据库中的数据信息是经多次试验，通过理论深入研究、并结合农业专家多年的经验得到的，并且在不断更新和完善，以确保虫情分析结果的准确性。

图4为本发明具体实施例提供的智能虫情监测装置的组成框图，请参照图4。

本实施例提供的一种智能虫情监测装置，采用上述的智能虫情监测方法，用于实时监测害虫虫情。智能虫情监测装置包括箱体110、摄像机153、电动毛刷121、控制器130、图像处理模块210和诱捕器150。

箱体110的顶部开设有漏虫口111，箱体110的底部开设有出虫口113；箱体110内设有载虫平台114，电动毛刷121设于载虫平台114的上方，控制器130与电动毛刷121连接，用于控制电动毛刷121移动。诱捕器150设于箱体110的上方，用于捕捉害虫并让害虫致死。害虫尸体经漏虫口111掉落至载虫平台114上，电动毛刷121用于将载虫平台114上的害虫尸体清理至出虫口113。

摄像机153安装在箱体110的顶部，控制器130与摄像机153连接，用于控制摄像机153的拍摄时间。摄像机153与图像处理模块210连接，用于拍摄并记录载虫平台114上的害虫的数量及种类，并将拍摄的害虫图片传输至图像处理模块210。摄像机153可以连续拍摄，也可以间隔一段时间拍摄一次，摄像机153的拍摄频率和电动毛刷121的清扫频率根据实际情况而定，由控制器130统筹协调控制。拍摄后的图片传输可以是实时传输，也可以是每隔一段时间传输一次，比如，一小时、两小时或四小时传输一次。图像处理模块210用于定位、分类、统计、分析害虫，并保存至存储单元220中。将实时监测的害虫数据以及气象信息与数据库中的数据进行对比分析，通过显示单元230和预警单元240呈现给用户。显示单元230可以显示出当前监测信息、虫情监测报告以及建议措施。

摄像机153拍摄害虫图片后，触发控制器130，控制器130控制电动毛刷121清扫害虫尸体，将害虫尸体从出虫口113中清理出去。控制器130与驱动装置120连接，用于控制驱动装置120。容易理解的是，控制器130与驱动装置120可以是电连接，也可以是无线连接，可实现远程操控等。驱动装置120可以采用步进电机，作为优选，本实施例中，驱动装置120采用MAXON无刷电机。电动毛刷121采用尼龙毛刷。

综上所述，本发明提供的智能虫情监测方法和智能虫情监测装置具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的智能虫情监测方法，能够通过虫体处理装置10诱捕害虫并杀死害虫，害虫尸体从漏虫口111掉落至载虫平台114上，摄像机153对载虫平台114上的害虫尸体拍摄，获得害虫尸体图片，并将害虫尸体图片传递至虫情测报仪的图像处理模块210中，图像处理模块210通过卷积神经网络识别方法，分析所述害虫尸体图片，最终掌握害虫的种类、数量及生长情况，有效应对和治理虫害。摄像机153拍摄图片后，触发控制器130，控制器130控制步进电机，通过传动组件125带动电动毛刷121移动，清扫载虫平台114上的害虫尸体。该智能虫情监测方法自动化程度高，智能化程度高，集监测和治理虫害为一体，防虫害效果好，为农田灾害防控技术的发展带来了新的思路，对农作物生产具有指导意义，具有极大的推广应用价值。

本发明提供的智能虫情监测装置，包括箱体110、摄像机153、电动毛刷121、控制器130、图像处理模块210和诱捕器150。摄像机153拍摄害虫图片后，触发控制器130，控制器130控制电动毛刷121清扫害虫尸体，将害虫尸体从箱体110的出虫口113中清理出去。摄像机153拍摄后的图片传递至图像处理模块210中，进行识别、统计和分析，并最终建立虫害预警模型，给出虫害治理方案。该智能虫情监测方法自动化和智能化程度高，使用范围广，具有监测和预防虫害功能，防虫效果好，具有极大的推广应用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能虫情监测方法，其特征在于，所述智能虫情监测方法包括以下步骤：

捕获害虫，将害虫捕捉、并将所述害虫致昏或致死；

害虫图像采集，采集已致昏或致死的害虫图片；

害虫图像传输，将所述害虫图片传输至图像处理模块；

害虫图像处理，先进行所述害虫图片的预处理，再进行卷积神经网络识别，获得所述害虫的种类和数量、并保存至存储单元；

建立虫害预警模型，根据所述害虫的种类和数量，与数据库中的害虫数据进行比对，建立虫害预警模型、并给出相应的指导措施。

2.根据权利要求1所述的智能虫情监测方法，其特征在于，在所述捕获害虫步骤中，采用诱捕器捕获所述害虫，所述诱捕器包括诱捕灯和致昏板，所述诱捕灯用于吸引所述害虫，所述害虫在飞向所述诱捕灯途中，撞击所述致昏板致昏。

3.根据权利要求2所述的智能虫情监测方法，其特征在于，所述诱捕器还包括温度仓，所述温度仓采用红外温度控制，致昏的所述害虫掉进所述温度仓致死。

4.根据权利要求1所述的智能虫情监测方法，其特征在于，所述害虫图像采集步骤中，采用摄像机采集所述害虫图片、并将所述害虫图片传递至所述图像处理模块中。

5.根据权利要求1所述的智能虫情监测方法，其特征在于，所述卷积神经网络采用YOLO卷积神经网络，对所述害虫图片进行识别和分析。

6.根据权利要求5所述的智能虫情监测方法，其特征在于，所述害虫图像处理步骤中，还包括对所述害虫定位、对所述害虫分类和计数，并将所述害虫的数据进行保存。

7.根据权利要求6所述的智能虫情监测方法，其特征在于，所述智能虫情监测方法还包括采集气象信息，利用气象信息传感器检测温湿度信息、风向风速信息、光辐射信息，并将所述温湿度信息、所述风向风速信息、所述光辐射信息与所述害虫的数据一并保存，并建立数据库。

8.根据权利要求1所述的智能虫情监测方法，其特征在于，所述害虫图像采集后，还需进行害虫尸体处理；所述害虫尸体处理步骤中，采用驱动装置、传动组件和电动毛刷，所述传动组件包括齿轮和齿条，所述驱动装置与所述齿轮连接，驱动所述齿轮转动，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿轮转动，带动所述齿条移动，所述齿条与所述电动毛刷连接，所述齿条移动带动所述电动毛刷移动。

9.根据权利要求7所述的智能虫情监测方法，其特征在于，在所述建立虫害预警模型中，实时监测的所述害虫的种类、数量和所述气象信息与所述数据库中的对应数据相比较，获得所述虫害预警模型，并结合所述数据库中储备的推理和经验，给出相应的应对措施。

10.一种智能虫情监测装置，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的智能虫情监测方法，用于实时监测害虫虫情；所述智能虫情监测装置包括箱体、摄像机、电动毛刷、控制器、图像处理模块和诱捕器；

所述箱体的顶部开设有漏虫口，所述箱体的底部开设有出虫口；所述箱体内设有载虫平台，所述电动毛刷设于所述载虫平台的上方，所述控制器与所述电动毛刷连接，用于控制所述电动毛刷移动；

所述诱捕器设于所述箱体的上方，用于捕捉害虫并让所述害虫致死；害虫尸体经所述漏虫口掉落至所述载虫平台上，所述电动毛刷用于将所述载虫平台上的所述害虫尸体清理至所述出虫口；

所述摄像机安装在所述箱体的顶部，所述控制器与所述摄像机连接，用于控制所述摄像机的拍摄时间；所述摄像机与所述图像处理模块连接，用于拍摄并记录所述载虫平台上的害虫的数量及种类，并将拍摄的害虫图片传输至所述图像处理模块，所述图像处理模块用于定位、分类、统计、分析所述害虫；

所述摄像机拍摄所述害虫图片后，触发所述控制器，所述控制器控制所述电动毛刷清扫所述害虫尸体，将所述害虫尸体从所述出虫口中清理出去。