[發明專利]糧倉內部害蟲的機器視覺檢測設備及計數方法

在審

• 申請號: 201710280906.7
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107094729A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 陳樹越;吳正林;張繼;郇戰;閆玉寶
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: A01M1/02
• 分類號: A01M1/02;A01M1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及糧倉內部害蟲的機器視覺檢測設備及計數方法。屬于糧食倉儲中的檢測技術領域，尤其是一種糧倉內害蟲的機器視覺檢測設備及害蟲計數方法。

背景技術

隨著科技的發展，機器視覺技術在各個領域已經得到越來越廣泛的應用。全世界每年由于蟲害而損失的糧食高達10％，對害蟲情況的準確預測可以大大的減少糧食的損失，害蟲準確預測的條件是準確的獲取害蟲的數量。國內對糧食倉儲的害蟲檢測方法有探管和誘捕器法、信息素誘集法、燈光誘集法、聲測法、電導率檢測法、近紅外反射光譜識別法、軟X-射線成像識別法。

糧倉內部害蟲的機器視覺檢測能夠在線直觀觀察害蟲圖像，同時對害蟲的計數，由于其圖像的相互粘連影響了計數的結果，如何對圖像粘連害蟲進行準確分割是害蟲計數的前提。模糊C均值算法、K-means聚類算法、分水嶺算法都能夠較好的將害蟲從背景中分割出來，但對粘連害蟲分割的問題卻不能很好的解決。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術中由于糧倉害蟲不能夠在線以圖像方式檢測觀察及計數的難題，提供一種糧倉內部害蟲的機器視覺檢測設備及害蟲計數方法，實現了誤差小、速度快、成本低、效率高的害蟲在線檢測及計數。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：糧倉內部害蟲的機器視覺檢測設備及計數方法，依次包括害蟲誘捕器、誘捕器中蟲洞入口、誘捕器內的白色落蟲板、捕蟲器內部傳感器檢測電路、采集圖像的攝像頭模塊、補光LED燈、采集的圖像數據進行傳輸的圖像傳輸單元以及監控中心、采集回來的害蟲圖像分割計數算法。

所述的害蟲誘捕器由光滑的合金圓管制成，其表面有蟲洞入口。

為了更好的捕獲糧倉害蟲，所述的誘捕器蟲洞入口呈光滑斜口式，所述的白色落蟲板由步進電機控制能夠實現自動翻轉。所述的補光LED燈置于攝像頭模塊表面，便于攝像頭更清晰的獲取圖像數據。

所述的傳感器檢測電路主要包括檢測電極和電容檢測電路。當害蟲經過檢測電極之間時，電容值將發生變化，檢測到有害蟲進入捕蟲器。

所述的檢測電極采用的是兩個相互絕緣的金屬材料。

為了便于害蟲順利的從蟲洞入口掉到落蟲板上面，所述的攝像頭模塊大小為1/4英寸，置于誘捕器內部，檢測電極旁，這樣放置將不會影響害蟲的掉落。

所述的害蟲圖像分割計數算法采用改進的凹點檢測與精確分割點定位算法實現害蟲準確分割，能夠準確的將粘連害蟲分割開來，實現準確的計數。

所述的采集圖像數據進行傳輸的圖像傳輸單元包括將緩存的圖像數據從攝像頭模塊通過無線模塊傳送至集中器，最后通過RS485總線將圖像數據發送至監控中心。在此，集中器與監控中心之間的通信不限于RS485總線，也包括其它有線與無線通信方式。

所述的害蟲圖像分割計數算法主要包括粘連害蟲的判定、凹點檢測、精確分割點定位以及害蟲計數。

所述的粘連害蟲的判定通過形狀因子和單個害蟲像素面積確定粘連害蟲區域。通過凹點檢測、分離點以及單個害蟲像素面積進行準確分割點定位。

一種所述的糧倉儲糧內害蟲的機器視覺檢測設備及害蟲計數方法具有如下步驟：

①對整個系統進行初始化。

②有害蟲掉進捕蟲器時，傳感器檢測電路檢測到害蟲，害蟲掉進捕蟲器經過兩個相互絕緣的檢測電極時，電容將發生變化，通過電容的變化可以判斷是否有害蟲進入捕蟲器。

③處理器發出信號打開補光LED燈，攝像頭模塊獲取圖像并緩存。

④將獲取的圖像數據通過無線模塊發送至集中器，集中器通過RS485總線將圖像數據傳送至監控中心并自動保存。

⑤通過形狀因子和單個害蟲像素面積來判斷圖像中害蟲的粘連情況。

⑥通過最小外接矩對粘連區域進行提取。

⑦采用改進的凹點檢測和分離點對分割點進行準確的定位。

⑧畫出分割線，通過連通域標記計算出圖中害蟲的數量。

步驟①中，整個系統的初始化包括上電復位、圖像傳感器的初始化以及初始化自動對焦。

步驟②中，由于糧倉害蟲具有介電常數，根據公式(ε為極板間介電常數，s為極板面積，d為極板間距離)。當害蟲掉入捕蟲器時經過兩塊電極板之間時，極板間的介電常數發生變化，電容值也將發生變化，此時可以判定有害蟲掉進捕蟲器。

步驟③中，使用CPLD+SDRAM的方式來采集和緩存圖像。首先通過CPLD采集害蟲圖像，然后將采集到的整張圖像數據緩存到SDRAM中，再使用SPI分段讀取圖像數據。