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专利号: 2021106571872
申请人: 长江大学
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:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于计算机视觉的诱虫瓶昆虫计数方法,其特征在于:包括如下步骤:

1)、将采集的实时图像依次经滤波处理、灰度化、二值化,生成待检测图像;

2)、利用帧差法生成对应时间下的当前昆虫位置信息以及时间窗口内的昆虫移动方向信息;

3)、将待检测图像进行降噪处理生成昆虫轮廓图与预设采集平台比对,得出昆虫对应时间窗口下的当前位置信息;

4)、通过步骤2)中获得的移动方向信息与步骤3)中获得的当前位置信息比对,判断对应时间下是否为同一昆虫;

5)、若移动方向信息与当前位置信息不符合,则识别为障碍物不进行计数;

6)、若步骤4)中识别为同一昆虫时,当判定昆虫进洞,则完成增加计数;当判定昆虫出洞且离开,则完成删减计数。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的诱虫瓶昆虫计数方法,其特征在于:所述的预设采集平台的设置过程为:

由拍摄的平台图片获得切除平台以外区域的诱虫平台图像;

将获得的平台图像进行透视变换获得修正后的诱虫平台图像;

在修正后的诱虫平台图像中对洞口进行标定。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的诱虫瓶昆虫计数方法,其特征在于:所述的滤波处理由高斯滤波和均值滤波构成,对采集的实时图像进行多次高斯滤波后,再进行多次均值滤波;灰度化的过程为:将RGB图像通过灰度转换公式转换成灰度图像;二值化的过程为:确定二值化图像的阈值,根据阈值对转换的灰度图像处理生成待检测图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的诱虫瓶昆虫计数方法,其特征在于:所述的步骤2)的具体过程为:

针对昆虫移动的速度,设置2‑30帧的时间窗口,根据时间窗口建立二值图栈与帧差图栈,将生成的待检测图像输入帧差法处理模块,进入以下工作流程:对最新输入帧差法运算模块的待检测图像与二值图栈中现存的最先进栈的检测图像求帧差,获得运动昆虫的轮廓,生成运动昆虫轮廓的二值图;

帧差法生成二值图与最新输入帧差运算模块的二值图进行对照,获得昆虫的当前位置坐标;

将二值图栈中现存最早的二值图舍弃移除,将其他二值图像在栈中的位置向前进位,将最新输入的二值图存入二值图栈;

将帧差图栈中最先生成的二值图与最新输入的二值图进行对比,对比的方式为求帧差图像中两个轮廓中点的坐标,根据坐标间的关系可以判断出昆虫在图中移动的方向;

将帧差图栈中现存最早的二值图舍弃移除,将其他二值图在栈中的位置向前进位,将最新输入的二值图存入帧差图栈中;

将当前位置坐标对应在预设采集平台的位置坐标上,所得到的昆虫位置坐标作为最终昆虫坐标。

5.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的诱虫瓶昆虫计数方法,其特征在于:所述的降噪处理由轮廓检测、腐蚀和膨胀操作构成;

轮廓检测为使用OpenCV的findContours函数检测采集平台上所有物体的轮廓,生成图像中所有物体的轮廓,对图像中的轮廓进行填充起来,使每一个轮廓形成一个独立区域;

腐蚀为针对需要统计的昆虫的种类,选择面积阈值,计算轮廓检测中独立区域的面积,将面积小于阈值的独立区域视作噪点,将噪点由图像中剔除,以进行降噪;

膨胀操作为针对具有半透明翅膀的昆虫或者身体由多节组成的昆虫,使用膨胀算法将识别到的多节身体轮廓或者昆虫展开的翅膀轮廓连接到昆虫的主体轮廓上,使图像中一只昆虫只对应一片独立区域;

降噪处理的顺序依次为轮廓检测、腐蚀、膨胀操作、腐蚀。

6.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的诱虫瓶昆虫计数方法,其特征在于:所述的步骤6)中的判定过程为:当检测到昆虫消失后,昆虫在一个连续时间阈值内,没有再次更新昆虫的坐标,且昆虫消失的位置为标定洞口范围时,判断昆虫进入了洞口,对总体计数加一;当检测到昆虫由标定洞口出现,且预测昆虫的运动方向为离开洞口向外运动且离开采集平台范围时,判定昆虫出洞,对总体计数减一。

7.一种基于诱虫瓶昆虫计数方法的计数装置,包括诱虫平台(1)、高清红外摄像头(2)、集虫箱(3)、遮雨板(4)、太阳能供电机构和控制箱,其特征在于:诱虫平台(1)顶端通过多根支撑柱(8)装有控制箱,控制箱顶端装有太阳能供电机构,太阳能供电机构与控制箱电连接,诱虫平台(1)底端装有集虫箱(3),所述支撑柱(8)上固装有遮雨板(4),遮雨板(4)底端中心位置上通过安装架固装有高清红外摄像头(2),高清红外摄像头(2)与控制箱电连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于诱虫瓶昆虫计数方法的计数装置,其特征在于:所述的高清红外摄像头(2)一侧的遮雨板(4)底端上通过安装架固装有环境光传感器(18),高清红外摄像头(2)另一侧的遮雨板(4)底端上通过安装架固装有温度湿度传感器(19),环境光传感器(18)和温度湿度传感器(19)与控制箱电连接;所述的太阳能供电机构包括太阳能发电板(11)、蓄电池和装配管(12),装配管(12)底端固装在控制箱上,装配管(12)顶端固装有太阳能发电板(11),装配管(12)内部设置有蓄电池和电压转换模块,太阳能发电板(11)与电压转换模块电连接,电压转换模块与蓄电池通过电连接。

9.根据权利要求7所述的一种基于诱虫瓶昆虫计数方法的计数装置,其特征在于:所述的控制箱包括箱体(9)、计算机控制板和4G通信天线(10),箱体(9)内部固装有计算机控制板,箱体(9)外侧固装有4G通信天线(10),4G通信天线(10)与计算机控制板电连接;所述的计算机控制板上嵌入集成有CPU、GPS模块、北斗定位模块、4G通信模块、存储模块、通信接口和电源模块,CPU分别与GPS模块、北斗定位模块、4G通信模块、存储模块、通信接口和电源模块电连接;所述的4G通信天线(10)用于接收和发射数字信号传送至云服务器中,云服务器中的数据通过手机APP或网页登录远程查看或下载;所述的诱虫平台(1)为底部开口的矩形体,诱虫平台(1)顶端面上径向均布设置有多个诱虫洞口(5),诱虫平台(1)内部设置有诱虫瓶(6),诱虫瓶(6)与诱虫平台(1)内壁之间通过电极棒(7)固定连接,电极棒(7)与太阳能供电机构电连接。

10.根据权利要求7所述的一种基于诱虫瓶昆虫计数方法的计数装置,其特征在于:所述的集虫箱(3)为顶部开口的矩形体,集虫箱(3)内部设置有电虫网(13),电虫网(13)呈顶部开口的矩形状,电虫网(13)下方的集虫箱(3)侧壁上开设有清理口,清理口上通过铰链安装有挡板(14),集虫箱(3)顶部开口左、右端边缘上间隔设置有多个电极接头(15),电极接头(15)与电虫网(13)电连接,集虫箱(3)顶部开口前、后端边缘上间隔设置有多个锁扣(16),与锁扣(16)对应的诱虫平台(1)底部开口边缘端上设置有多个锁环,锁扣(16)与锁环配合卡装;所述的电虫网(13)下方的集虫箱(3)内设置有称重板,称重板下方的集虫箱(3)内底端装有压力传感器,压力传感器与称重板接触连接。

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