[發明專利]基于三維模擬的昆蟲識別裝置及方法

有效

• 申請號: 201611269850.7
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106846462B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 陳梅香;李明;楊信廷;趙麗;張睿珂;錢建平
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06K9/00
• 代理公司: 11002 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 李相雨

本發明提供一種基于三維模擬的昆蟲識別裝置及方法，裝置包括標準姿態昆蟲三維重建模塊用于構建標準姿態昆蟲三維模型庫；昆蟲三維姿態信息獲取模塊用于獲取待識別昆蟲的圖像、三維姿態以及二維特征信息；昆蟲識別模塊用于基于待識別昆蟲的三維姿態、二維特征信息進行昆蟲種類的初選，在三維模型庫中根據初選的昆蟲種類選擇對應的三維模型并根據三維姿態信息進行變形，以得到每種昆蟲對應姿態的三維模型并分別獲取與三維模型對應的二維投影圖像，計算待識別昆蟲的二維圖像特征信息與獲取的二維投影圖像特征信息之間的馬氏距離且將最小馬氏距離對應的二維投影圖像所對應的昆蟲類型作為待識別昆蟲的類型。本發明能夠有效提高昆蟲識別的準確率。

技術領域

本發明涉及農業技術領域，具體涉及一種基于三維模擬的昆蟲識別裝置及方法。

背景技術

目前，農作物病蟲害監測信息的采集主要采取蟲情測報燈監測、病蟲觀測場調查和大田普查相結合的方式，大部分數據都要通過測報技術人員深入田間調查計數。傳統的調查方法費時費力，難以達到準確預測預報的效果。為了解決害蟲監測數據獲取上費時費力的問題，新興的害蟲自動識別與計數技術不斷被探索，目前主要的監測技術有圖像識別、紅外傳感器監測、聲音特征檢測、雷達監測等，這些技術的發展提高了害蟲自動識別與計數的效率。其中基于圖像的昆蟲自動識別與計數技術具有省時省力、智能化等優點，目前該方法已成為昆蟲自動識別、計數的一種重要方法。

基于二維圖像的昆蟲識別遇到的一大難題是多姿態昆蟲的識別，近來專家對多姿態昆蟲的識別開展了相關研究，Ashaghathra等通過模板匹配方法對象甲識別效果進行了比較研究。結果表明，只有將幾種不同且相互獨立的因子相結合才可以很好地識別象甲。邱道尹等設計了基于機器視覺的農田燈誘害蟲實時檢測系統，該系統采用水作為傳輸介質，使害蟲姿態減少為正面和背面兩種。呂軍等研究了基于模板匹配的多目標水稻燈誘害蟲識別方法。

燈誘是昆蟲誘集的一種主要方式，燈誘昆蟲種類多、姿態多樣，昆蟲自動識別難度大，目前主要應用二維圖像技術進行燈誘昆蟲的監測識別。該方法基于平面式載物臺所獲取的昆蟲圖像信息是單面的，或者是有透明物阻隔的圖像，昆蟲圖像信息的完整性受到影響，影響昆蟲的識別效果。單一基于二維圖像的昆蟲識別算法當遇到多種類、多姿態的昆蟲時，由于三維蟲體進行二維圖像獲取時造成信息缺失，其識別算法的普適性受到影響，導致燈誘場景中昆蟲自動識別準確率不高。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供了一種基于三維模擬的昆蟲識別裝置及方法，本發明能夠有效提高昆蟲識別率。

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種基于三維模擬的昆蟲識別裝置，包括：

標準姿態昆蟲三維重建模塊，用于構建標準姿態昆蟲三維模型庫；

昆蟲三維姿態信息獲取模塊，用于獲取待識別昆蟲的三維姿態信息以及待識別昆蟲的二維圖像特征信息；

三維模型變形模塊，用于對昆蟲三維模型進行基于昆蟲翅膀以及軀干的變形以實現昆蟲任意姿態的模擬，得到昆蟲任意姿態的三維模型；

基于三維模型變形投影的昆蟲識別模塊，用于基于所述待識別昆蟲的三維姿態信息以及二維圖像特征信息進行昆蟲種類的初步篩選，并在所述標準姿態昆蟲三維模型庫中根據初選的若干昆蟲種類選擇對應種類的三維模型，并利用所述三維模型變形模塊對初選的若干昆蟲種類的三維模型分別進行基于昆蟲翅膀以及軀干的變形，以實現每種類型昆蟲對應姿態的模擬，得到每種類型昆蟲對應姿態的三維模型；所述對應姿態指與所述待識別昆蟲的三維姿態相同的姿態；