[發(fā)明專利]棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210585918.8
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103903252A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙博;毛文華;周鵬;苑嚴(yán)偉;張小超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;H04N7/18
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;尚群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種棉田的自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，特別是一種棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

目前，在棉田種植中，棉苗的蟲情通常是通過人工對棉苗進(jìn)行觀察，從而作為對棉苗進(jìn)行除蟲噴藥、灌溉以及施肥等田間管理的依據(jù)。但是人工觀察由于受到時(shí)間、氣候等條件的限制，并不能實(shí)時(shí)對棉苗的蟲情等進(jìn)行分析掌握，無法及時(shí)預(yù)防和控制蟲害發(fā)生，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大，受人為因素影響嚴(yán)重，便利性差，在目前的國內(nèi)外棉苗的種植中，尚未檢索到有關(guān)對棉苗的蟲害進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可對棉田棉苗的蟲害進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測的棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測方法，用于對棉田棉苗的蟲情進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測，其中，包括如下步驟：

S1、實(shí)時(shí)采集棉田的棉苗圖像信息；

S2、對所述棉苗圖像信息進(jìn)行處理，提取所述棉田棉苗的葉面輪廓信息及該葉面輪廓內(nèi)的葉片特征，根據(jù)所述葉片特征判斷所述棉田的蟲情，以實(shí)時(shí)監(jiān)測所述棉田的棉苗蟲害信息。

上述的棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測方法，其中，所述葉片特征包括：棉葉顏色變化、棉葉形態(tài)變化和棉葉出現(xiàn)蟲情。

上述的棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測方法，其中，所述步驟S2包括：

S21、對所述棉苗圖像信息進(jìn)行圖像分割，利用YIQ顏色空間中的Q分量提取所述棉苗圖像信息中的棉苗的顏色信息得到處理后的棉苗圖像信息，然后用OTSU自動(dòng)閾值法二值化所述處理后的棉苗圖像信息；

S22、單株棉苗的投影定位，對二值化后的棉苗圖像信息分別進(jìn)行垂直和水平投影，并設(shè)定邊界閾值以確定多個(gè)單株棉苗的具體位置；

S23、單株棉苗的輪廓提取，采用Robert邊緣檢測算法提取單個(gè)棉株的葉面輪廓邊緣及所述葉面輪廓內(nèi)部的孔洞信息；

S24、計(jì)算孔洞數(shù)值，對所述孔洞信息采用四鄰域區(qū)域標(biāo)記算法標(biāo)記后并計(jì)算出孔洞數(shù)值；

S25、判斷蟲情信息，將所述孔洞數(shù)值與一經(jīng)驗(yàn)閾值相比較，若所述孔洞數(shù)值大于所述經(jīng)驗(yàn)閾值，則已發(fā)生蟲害；若所述孔洞數(shù)值小于所述經(jīng)驗(yàn)閾值，則無蟲害發(fā)生。

上述的棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測方法，其中，所述OTSU自動(dòng)閾值法二值化所述處理后的棉苗圖像信息的方法為：設(shè)灰度圖像灰度級是L，則灰度范圍為[0，L-1]，利用OTSU算法計(jì)算圖像的最佳閾值為：

t=Max[w0(t)*(u0(t)-u)^2+w1(t)*(u1(t)-u)^2)]，

其中，當(dāng)分割的閾值為t時(shí)，w0為背景比例，u0為背景均值，w1為前景比例，u1為前景均值，u為整幅圖像的均值，使以上表達(dá)式值最大的t，即為分割圖像的最佳閾值。

上述的棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測方法，其中，所述四鄰域標(biāo)記算法包括如下步驟：

S241、選擇一標(biāo)記點(diǎn)，判斷所述標(biāo)記點(diǎn)的四鄰域中的最左、最上是否存在其他點(diǎn)，如果都沒有其他點(diǎn)，則判斷為一個(gè)新的區(qū)域的開始；

S242、如果所述標(biāo)記點(diǎn)的四鄰域中的最左有點(diǎn)，最上沒有點(diǎn)，則標(biāo)記所述標(biāo)記點(diǎn)為最左點(diǎn)的值；如果所述標(biāo)記點(diǎn)的四鄰域中的最左沒有點(diǎn)，最上有點(diǎn)，則標(biāo)記所述標(biāo)記點(diǎn)為最上點(diǎn)的值；

S243、如果所述標(biāo)記點(diǎn)的四鄰域中的最左、最上均有點(diǎn)，則標(biāo)記所述標(biāo)記點(diǎn)為所述最左、最上兩個(gè)點(diǎn)中的最小的點(diǎn)的值，并將其他大于該最小的點(diǎn)的值修改為小點(diǎn)的值。

上述的棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測方法，其中，所述Robert邊緣檢測算法的Roberts邊緣檢測算子是一種利用局部差分算子尋找邊緣的算子，其計(jì)算公式如下：

G(x,y)=sqrt((f(x,y)-f(x+1,y+1))*(f(x,y)-f(x+1,y+1))+(f(x+1,y)-f(x,y+1))*(f(x+1,y)-f(x,y+1)))

其中，f(x,y)為輸入圖像，g(x,y)為輸出圖像。

上述的棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測方法，其中，所述經(jīng)驗(yàn)閾值為。

為了更好地實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種棉田蟲情自動(dòng)監(jiān)測裝置，用于對棉田棉苗的蟲情進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測，其中，包括：

固定架，按照區(qū)域固定于棉田中；

圖像采集裝置，安裝在所述固定架上，用于實(shí)時(shí)采集棉苗的圖像信息；

圖像傳輸裝置，安裝在所述固定架上，用于傳輸所述圖像采集裝置實(shí)時(shí)采集的棉苗圖像信息；

監(jiān)控中心，與所述圖像傳輸裝置連接，包括：

圖像接收裝置，用于接收所述圖像傳輸裝置傳輸?shù)拿廾鐖D像信息；