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专利号: 2020113783984
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于航拍图像的害虫识别方法,具体步骤如下,其特征在于:步骤1,获取实验图像数据:使用无人机对需要检测害虫的农地进行检测,并将采集到的农田航拍图像传回服务器,建立农业害虫图像样本集;

步骤2,添加相干斑噪声:向步骤1中获取的农业害虫图像数据添加乘性噪声,通过添加相干斑噪声模拟噪声环境下采集信号所受到的干扰;

步骤2中添加相干斑噪声的过程表示为:

添加乘性噪声模型来描述信号所受的相干斑噪声:zij=xijvij                                (1)zij是害虫图像上(i,j)像素被相干斑噪声污染后的强度,xij是未被噪声污染图像的反射率,vij是服从均值为1指数分布的噪声;

步骤3,提取图像轮廓特征:提取步骤2中处理后害虫图像的轮廓特征,通过算法处理使其特征具有平移不变性、尺度不变性和旋转不变性;

步骤3中提取图像轮廓特征的过程表示为:由于昆虫的轮廓特征较为复杂,在水平方向和竖直方向都有着较大的轮廓变化,因此通过加权距离的轮廓特征提取方法来提取昆虫特征:步骤3.1:计算昆虫图像上曲线的质心:(xi,yi)i∈{1,2,3,,n}是经过乘性噪声处理过后的昆虫二值图像坐标,(xc,yc)是轮廓曲线的质心;

步骤3.2:计算二值图像上的点(xi,yi)到质心(xc,yc)的加权距离:由于二值图像上的点(xi,yi)与质心有关,因此所求的距离di具有平移不变性;

步骤3.3:对特征di进行尺度不变性处理:s为将特征统一的采样长度, 为处理过后的特征,具有尺度不变性;

步骤3.4:对步骤3.3得到的加权距离进行旋转不变性处理得到特征pt:其中pt是第t帧昆虫图像处理过后的加权距离轮廓特征,Sm是时移因子;

步骤4,GRA算法筛选图像轮廓特征:通过GRA算法找出步骤3.4获得轮廓特征的冗余关系,并剔除冗余的图像轮廓特征;

步骤4中GRA算法筛选图像轮廓特征的过程表示为:求出所有图像轮廓特征的灰色关联度并组成上三角矩阵A:式中,εij表示第i个轮廓特征和第j个轮廓特征的灰色绝对关联度,设置阈值0.8,当灰色绝对关联度大于0.8时,判定该两个特征是冗余特征,并剔除其中一个冗余特征,最终组成筛选过后的轮廓特征样本D;

步骤5,训练回声状态网络:将步骤4获得的样本特征数据化分为训练样本和测试样本,将训练样本的特征作为输入,训练样本的标签作为输出,训练回声状态网络;

步骤5中训练回声状态网络的过程表示为:将步骤4获得的轮廓特征样本D和样本标签Ei组成训练样本u(i)={D(i),E(i)};

in

步骤5.1初始化网络,将训练样本特征D(i)通过输入连接权值矩阵W 进入储备池,E(i)back经过反馈连接权值W 进入储备池,并根据下式的顺序采集系统状态和输出状态:in back

x(i+1)=f(W D(i+1)+Wx(i)+W E(i))                  (9)out out

E(i+1)=f (W D(i+1),x(i+1),E(i))                   (10)out

其中,x(i)是初始值为0的系统参数,f()为储备池节点的激励函数,f ()为储备池输out出单元的激励函数,W表示储备池内部神经元的连接权值矩阵,W 表示输出值矩阵;

out

步骤5.2计算输出值矩阵W :

其中,K是输入层的神经元个数,N是储备池神经元的个数,L是输出层神经元个数,表示正则化因子,||||表示欧式距离;

步骤6,微调网络:对预训练的回声状态网络进行微调,以提高模型的精确性;

步骤7,害虫预警:将训练获得的回声状态网络模型嵌入硬件系统中,并将模型识别的结果发送给农户,有针对性的灭除害虫。